JP6953866B2 - Hydrogel structure, its manufacturing method, and its use - Google Patents

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Description

本発明は、ハイドロゲル構造体、その製造方法、活性エネルギー線硬化型液体組成物、及び用途に関する。 The present invention relates to a hydrogel structure, a method for producing the same, an active energy ray-curable liquid composition, and uses.

血管治療には、主として瘤部(動脈瘤)の処置や血管のバイパス、切断、吻合などがある。
これらの血管治療に際しては、血管内にワイヤー形状の器具であるカテーテル挿管して行うことが多い。前記カテーテル挿管に関しては、手技トレーニングをすることが必要であるが、前記手技トレーニングは、人体を用いない場合はヒト以外の動物を用いて行うか、血管モデルを用いて行われている。
Vascular treatment mainly includes treatment of aneurysms (aneurysms), bypassing, cutting, and anastomosis of blood vessels.
These vascular treatments are often performed by intubating a catheter, which is a wire-shaped instrument, into the blood vessel. Regarding the catheter intubation, it is necessary to perform a procedure training, and the procedure training is performed using an animal other than a human when the human body is not used, or by using a blood vessel model.

しかし、ヒト以外の動物を用いた場合、血管は身体の中に存在するため、患部にX線を照射して血管を可視化することにより、カテーテル挿管を行う。そのため、前記手技トレーニングを繰り返し実施した場合は、術者のX線の被曝量が多くなってしまうという問題がある。
そこで、透明な素材から形成されるカテーテル治療シミュレータが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
However, when animals other than humans are used, blood vessels exist in the body, so catheter intubation is performed by irradiating the affected area with X-rays to visualize the blood vessels. Therefore, when the procedure training is repeatedly performed, there is a problem that the X-ray exposure dose of the operator increases.
Therefore, a catheter treatment simulator formed of a transparent material has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

また、患者の血管を模した血管模型(例えば、特許文献2参照)、硬さが異なる複数の小病変部から形成される血管病変モデル(例えば、特許文献3参照)、術前シミュレーションに使用する血管モデルの製造方法(例えば、特許文献4参照)が提案されている。 It is also used for a blood vessel model that imitates a patient's blood vessel (see, for example, Patent Document 2), a vascular lesion model formed from a plurality of small lesions having different hardness (for example, see Patent Document 3), and a preoperative simulation. A method for producing a blood vessel model (see, for example, Patent Document 4) has been proposed.

さらに、外科手術等の手技練習用には、シリコーン、ウレタンエラストマー、スチレンエラストマー等により製造された臓器モデルが用いられている。外科医及び補助スタッフには、患者の術後の回復の良否及びクオリティ・オブ・ライフ(QOL)向上のためにも、手技レベルを一定水準以上に向上することが求められている。そのため、触感、内部構造、及び超音波メス、電気メス等の手術デバイスの使用感がより人間の臓器に類似した臓器モデルを提供することが求められている。 Further, for practice of procedures such as surgery, an organ model manufactured of silicone, urethane elastomer, styrene elastomer or the like is used. Surgeons and assistant staff are required to improve the procedure level to a certain level or higher in order to improve the quality of life (QOL) and the quality of life (QOL) of patients after surgery. Therefore, it is required to provide an organ model in which the tactile sensation, the internal structure, and the usability of surgical devices such as ultrasonic scalpels and electric scalpels are more similar to those of human organs.

また、近年、ハイドロゲルにより構成された臓器モデルには、血管を配置しても、前記血管を切開した際に血液を模した擬似血液の滲出がなく、手術トレーニングの臨場感に欠けるという問題があり、手術トレーニングモデルの臨場感を与えるために、臓器モデル中の血管を切った際に擬似血液が出ることが求められている。
そこで、人間の臓器の質感を再現することを目的とした臓器モデルとして、ポリビニルアルコールを主体とする臓器モデル用成形材料が提案されている(例えば、特許文献5参照)。
さらに、電気メス等の熱発生デバイスにより切った際に、熱発生デバイスの熱により液化して擬似血液が溶出する素材を用いた臓器モデルが提案されている(例えば、特許文献6参照)。
Further, in recent years, the organ model composed of hydrogel has a problem that even if a blood vessel is arranged, there is no exudation of pseudo blood that imitates blood when the blood vessel is incised, and the surgical training lacks the sense of reality. Therefore, in order to give a sense of presence in the surgical training model, it is required that pseudo blood is produced when a blood vessel in the organ model is cut.
Therefore, as an organ model for the purpose of reproducing the texture of a human organ, a molding material for an organ model mainly composed of polyvinyl alcohol has been proposed (see, for example, Patent Document 5).
Further, an organ model using a material that liquefies by the heat of the heat generating device and elutes pseudo blood when cut by a heat generating device such as an electric knife has been proposed (see, for example, Patent Document 6).

本発明は、透明性に優れ、血管モデル等として有用であり、電気メス等の手術デバイスの使用感が良好な中空管構造を有するハイドロゲル構造体を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a hydrogel structure having a hollow tube structure having excellent transparency, useful as a blood vessel model, etc., and having a good usability of a surgical device such as an electric knife.

前記課題を解決するための手段としての本発明のハイドロゲル構造体は、内径が1.0mm以下の中空管構造を有し、かつ可視光領域における透過率が80%以上である。 The hydrogel structure of the present invention as a means for solving the above-mentioned problems has a hollow tube structure having an inner diameter of 1.0 mm or less and a transmittance of 80% or more in the visible light region.

本発明によると、透明性に優れ、血管モデル等として有用であり、電気メス等の手術デバイスの使用感が良好な中空管構造を有するハイドロゲル構造体を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a hydrogel structure having a hollow tube structure having excellent transparency, useful as a blood vessel model, etc., and having a good usability of a surgical device such as an electric knife.

図1は、本発明の血管モデル(ハイドロゲル構造体)の一例を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic view showing an example of a blood vessel model (hydrogel structure) of the present invention. 図2Aは、本発明の血管モデル(ハイドロゲル構造体)の一例を示す概略図である。FIG. 2A is a schematic view showing an example of the blood vessel model (hydrogel structure) of the present invention. 図2Bは、本発明の血管モデル(ハイドロゲル構造体)の他の一例を示す概略図である。FIG. 2B is a schematic view showing another example of the blood vessel model (hydrogel structure) of the present invention. 図3Aは、透明な硬質体を取り付けたハイドロゲル構造体の一例を示す概略上面図である。FIG. 3A is a schematic top view showing an example of a hydrogel structure to which a transparent hard body is attached. 図3Bは、透明な硬質体を取り付けたハイドロゲル構造体の一例を示す概略側面図である。FIG. 3B is a schematic side view showing an example of a hydrogel structure to which a transparent hard body is attached. 図4は、本発明のハイドロゲル構造体の製造方法に用いられる立体造形装置を用いた造形体製造工程の一例を示す概略図である。FIG. 4 is a schematic view showing an example of a modeled body manufacturing process using a three-dimensional modeling apparatus used in the method for manufacturing a hydrogel structure of the present invention. 図5は、本発明のハイドロゲル構造体の製造方法に用いられる立体造形装置の一例(積層造形法)を示す概略図である。FIG. 5 is a schematic view showing an example (additive manufacturing method) of a three-dimensional modeling apparatus used in the method for producing a hydrogel structure of the present invention. 図6は、液滴吐出方式により第一の液体と第二の液体とを混合する一例を示す概略図である。FIG. 6 is a schematic view showing an example of mixing the first liquid and the second liquid by the droplet ejection method. 図7は、本発明のハイドロゲル構造体の一形態として、その外形が臓器(肝臓)の形状を模した形状である臓器モデルを示す概略図である。FIG. 7 is a schematic view showing an organ model in which the outer shape imitates the shape of an organ (liver) as one form of the hydrogel structure of the present invention.

(ハイドロゲル構造体、血管モデル、及び臓器モデル)
本発明のハイドロゲル構造体は、内径が1.0mm以下の中空管構造を有し、かつ可視光領域における透過率が80%以上である。前記ハイドロゲル構造体としては、更に鉱物、ポリマーを含み、前記ポリマーと前記鉱物とが複合化して形成された三次元網目構造中に、水が包含されているハイドロゲルにより構成されることが好ましい。なお、前記ハイドロゲルとは、水を主成分として含むゲルを意味する。
本発明のハイドロゲル構造体は、従来のカテーテル治療シミュレータでは、使用する材料から製法が限られ、複雑な形状、患者個人データに沿った形状を再現できる3Dプリントに適用できないという問題があり、また、作製される血管モデルは2次元平面上にしか配置できず、実際の3次元立体構造を再現することができないという欠点があり、立体構造の患部を治療するための術前シミュレーションには応用できないという問題があるという知見に基づくものである。
また、本発明のハイドロゲル構造体は、従来の血管模型では、シリコーンゴムなどの可とう性材料を三次元造形して作製されるが、不透明なモデルであり、また、質感も実際の血管とは異なるという問題があるという知見に基づくものである。
さらに、本発明のハイドロゲル構造体は、従来の血管病変モデルでは、硬さが異なる複数の小病変部を構成するために、複数の材料が必要となるという問題がある。また、型による造形のため、患者個人データに基づく造形がしにくく、詳細な構造を再現することが困難であるという知見に基づくものである。
またさらに、本発明のハイドロゲル構造体は、従来の血管モデルの製造方法では、ある程度複雑な形状を形成することはできるが、血管モデルの透過率が高くなく、また、質感も実際の血管とは異なるという問題があるという知見に基づくものである。
また、本発明のハイドロゲル構造体は、従来の臓器モデルには、触感、内部構造、及び使用感が実物の人間の臓器とは異なるという問題があるという知見に基づくものである。
(Hydrogel structure, blood vessel model, and organ model)
The hydrogel structure of the present invention has a hollow tube structure having an inner diameter of 1.0 mm or less and a transmittance of 80% or more in the visible light region. The hydrogel structure preferably further contains a mineral and a polymer, and is preferably composed of a hydrogel in which water is contained in a three-dimensional network structure formed by combining the polymer and the mineral. .. The hydrogel means a gel containing water as a main component.
The hydrogel structure of the present invention has a problem that the conventional catheter treatment simulator cannot be applied to a 3D print that can reproduce a complicated shape and a shape according to personal patient data because the manufacturing method is limited depending on the material used. , The produced blood vessel model has the disadvantage that it can only be placed on a two-dimensional plane and cannot reproduce the actual three-dimensional structure, and cannot be applied to preoperative simulation for treating the affected part of the three-dimensional structure. It is based on the finding that there is a problem.
Further, the hydrogel structure of the present invention is produced by three-dimensionally modeling a flexible material such as silicone rubber in the conventional blood vessel model, but it is an opaque model and the texture is similar to that of an actual blood vessel. Is based on the finding that there is a problem that is different.
Further, the hydrogel structure of the present invention has a problem that, in the conventional vascular lesion model, a plurality of materials are required to form a plurality of small lesions having different hardness. In addition, it is based on the finding that it is difficult to reproduce a detailed structure because it is modeled by a mold, and it is difficult to model based on patient personal data.
Furthermore, the hydrogel structure of the present invention can form a somewhat complicated shape by the conventional method for manufacturing a blood vessel model, but the transmittance of the blood vessel model is not high, and the texture is similar to that of an actual blood vessel. Is based on the finding that there is a problem that is different.
Further, the hydrogel structure of the present invention is based on the finding that the conventional organ model has a problem that the tactile sensation, the internal structure, and the usability are different from those of a real human organ.

本発明の血管モデルは、本発明のハイドロゲル構造体からなる。
本発明の臓器モデルは、本発明のハイドロゲル構造体からなり、その外形が臓器形状を模した形状である。
The blood vessel model of the present invention comprises the hydrogel structure of the present invention.
The organ model of the present invention is composed of the hydrogel structure of the present invention, and its outer shape imitates the shape of an organ.

本発明のハイドロゲル構造体、血管モデル、及び臓器モデルは、カテーテル挿管手技トレーニング又は術前シミュレーションに好適に用いることができる。 The hydrogel structure, blood vessel model, and organ model of the present invention can be suitably used for catheter intubation procedure training or preoperative simulation.

前記ハイドロゲル構造体は、内径が1.0mm以下の中空管構造を有するものであればよく、前記ハイドロゲル構造体自体が中空管構造であり、かつ内径が1.0mm以下の中空管構造を有することが好ましい。例えば、血管モデルの場合、内径が1.0mm以下の血管と内径1.0mm超の血管が連続的かつ分岐してつながる樹状の中空管構造とすることにより、より実際の人体に近い血管網を再現することが可能となる。 The hydrogel structure may have a hollow tube structure having an inner diameter of 1.0 mm or less, and the hydrogel structure itself has a hollow tube structure and a hollow having an inner diameter of 1.0 mm or less. It preferably has a tubular structure. For example, in the case of a blood vessel model, a dendritic hollow tube structure in which a blood vessel having an inner diameter of 1.0 mm or less and a blood vessel having an inner diameter of more than 1.0 mm are continuously and branched to be connected is a blood vessel closer to the actual human body. It is possible to reproduce the net.

本発明のハイドロゲル構造体は、内径が1.0mm以下の中空管構造を有し、0.5mm以下が好ましく、0.3mm以下がより好ましい。前記内径は、ノギスのように機械的に測定する方法、顕微鏡等を用いて測定する方法、ワンショット3D形状測定器(例えば、株式会社キーエンス製)にて測定する方法により測定することが可能である。
また、外径が既知のカテーテルのようなものを用いて、中空管構造内部に挿入し、内径を測定することも可能である。
本発明のハイドロゲル構造体としては、中空管の先端部が細くなっていてもよく、中間部が細くなっていてもよく、一端開口が他端開口よりも細くなっていてもよい。また、分岐状であっても、樹状であってもよく、図1に示すような血管状が好ましい。
前記構造としては、連通していてもよく、管の一部において閉塞部があってもよく、末端が閉塞していてもよい。また、中空管が二重管になっていてもよく、積層されていてもよい。
The hydrogel structure of the present invention has a hollow tube structure having an inner diameter of 1.0 mm or less, preferably 0.5 mm or less, and more preferably 0.3 mm or less. The inner diameter can be measured by a method of measuring mechanically like a caliper, a method of measuring using a microscope or the like, or a method of measuring with a one-shot 3D shape measuring device (for example, manufactured by KEYENCE CORPORATION). be.
It is also possible to use something like a catheter with a known outer diameter to insert it inside the hollow tube structure and measure the inner diameter.
In the hydrogel structure of the present invention, the tip portion of the hollow tube may be thinned, the intermediate portion may be thinned, and one end opening may be thinner than the other end opening. Further, it may be branched or dendritic, and a vascular shape as shown in FIG. 1 is preferable.
The structure may be in communication, may have a closed portion in a part of the pipe, or may have a closed end. Further, the hollow pipe may be a double pipe or may be laminated.

前記中空管構造としては、例えば、血管、リンパ管、食道、鼻腔、外耳道、咽頭、喉頭、口腔、気管、気管支、細気管支、胃、小腸(例えば、十二指腸、空腸、回腸等)、大腸(例えば、盲腸、結腸、直腸、肛門管等)、膵管、胆嚢管、尿道、胆管等の形状とすることにより、各種術前シミュレーション、手技練習などに用いることができる。 Examples of the hollow duct structure include blood vessels, lymphatic vessels, esophagus, nasal cavity, external auditory canal, pharynx, larynx, oral cavity, trachea, bronchi, fine bronchi, stomach, small intestine (for example, duodenum, jejunum, ileum, etc.), and large intestine (for example, duodenum, jejunum, ileum, etc.). For example, the shape of the cecum, large intestine, rectum, anal canal, etc.), pancreatic duct, cystic duct, esophagus, bile duct, etc. can be used for various preoperative simulations, procedure exercises, and the like.

前記血管構造を有する前記ハイドロゲル構造体は、血管モデルとして好適に用いることができる。
前記血管モデルとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、動脈、静脈、毛細血管などを再現したものが挙げられる。
図1は、本発明の血管モデル(ハイドロゲル構造体)の一例を示す概略図である。図1に示すように、血管壁部51と、血管空洞部50を有する。この血管壁の厚さを調整することによって、カテーテル挿入時の質感を変化させることができる。例えば、血管膜の厚さを高くすることにより、病気等により硬化した、例えば、血管等の質感も再現することができる。
前記ハイドロゲル構造体としては、前記血管モデル内に血液を模した液体を流すことを可能にするため、液体の流入出口を設け、液体循環装置を取り付けることもできる。
The hydrogel structure having the vascular structure can be suitably used as a vascular model.
The blood vessel model is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include those that reproduce arteries, veins, capillaries and the like.
FIG. 1 is a schematic view showing an example of a blood vessel model (hydrogel structure) of the present invention. As shown in FIG. 1, it has a blood vessel wall portion 51 and a blood vessel cavity portion 50. By adjusting the thickness of the blood vessel wall, the texture at the time of catheter insertion can be changed. For example, by increasing the thickness of the blood vessel membrane, it is possible to reproduce the texture of, for example, a blood vessel that has been hardened due to a disease or the like.
As the hydrogel structure, in order to allow a liquid imitating blood to flow into the blood vessel model, a liquid inflow port may be provided and a liquid circulation device may be attached.

図2Aは、本発明のハイドロゲル構造体の一例を示す概略図である。図2Aに示すように、血管空洞部50及びハイドロゲルからなる血管壁部51を有する血管モデル52の周囲を他の構造体53により覆う構造にすることにより、取扱性や保存性を向上することができる。なお、他の構造体53がハイドロゲルであってもよく、その場合、前記他の構造体53が血管壁部51を兼ねた構造であってもよい(ハイドロゲルである他の構造体53に空洞部50が内包されたハイドロゲル構造体)。 FIG. 2A is a schematic view showing an example of the hydrogel structure of the present invention. As shown in FIG. 2A, the handleability and storage stability are improved by forming a structure in which the blood vessel model 52 having the blood vessel cavity portion 50 and the blood vessel wall portion 51 made of hydrogel is covered with another structure 53. Can be done. The other structure 53 may be a hydrogel, and in that case, the other structure 53 may also have a structure that also serves as a blood vessel wall portion 51 (in the other structure 53 that is a hydrogel). Hydrogel structure containing the cavity 50).

図2Bは、本発明のハイドロゲル構造体の他の一例を示す概略図である。図2Bに示すように、血管空洞部50及び第一のハイドロゲル体からなる血管壁部51を有する血管モデルに、通常の正常な血管と比較して弾性率が低い瘤部55のような部位を、第一のハイドロゲルとは異なる弾性率を有する第二のハイドロゲル体で再現することにより、血管病変モデルを再現することもできる。
また、少なくとも第一のハイドロゲル体及び第二のハイドロゲル体からなる血管壁部を有する血管モデルを作製することもでき、これにより病気等により硬化した血管の質感を再現することもできる。
FIG. 2B is a schematic view showing another example of the hydrogel structure of the present invention. As shown in FIG. 2B, in a blood vessel model having a blood vessel cavity 50 and a blood vessel wall 51 composed of a first hydrogel body, a site such as a hump 55 having a low elastic coefficient as compared with a normal normal blood vessel. Can also be reproduced in a second hydrogel body having an elastic coefficient different from that of the first hydrogel to reproduce a vascular lesion model.
It is also possible to prepare a blood vessel model having a blood vessel wall portion composed of at least a first hydrogel body and a second hydrogel body, thereby reproducing the texture of a blood vessel hardened due to a disease or the like.

また、前記他の構造体53が、臓器を模した外形を有していてもよく、臓器モデルとして好適に用いることができる。 Further, the other structure 53 may have an outer shape imitating an organ, and can be suitably used as an organ model.

前記臓器モデルとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、人体内のあらゆる内臓部位を再現することが可能であり、例えば、脳、心臓、膀胱、図7に示すような肝臓、腎臓、膵臓、脾臓、胆嚢、子宮などが挙げられる。 The organ model is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose, and any internal organ part in the human body can be reproduced. For example, the brain, heart, bladder, as shown in FIG. Liver, kidney, pancreas, spleen, gallbladder, uterus, etc.

前記ハイドロゲル構造体の可視光領域における透過率としては、80%以上であり、85%以上が好ましく、90%以上がより好ましく、95%以上が特に好ましい。前記透過率が、80%以上であると、ハイドロゲル構造体の内部を可視化することができる。前記透過率は、例えば、分光光度計(装置名:UV−3100、株式会社島津製作所製、積分ユニット使用)などを用いて測定することができる。なお、前記可視光領域とは、波長400nm以上700nm以下の波長領域を意味する。
前記透過率の測定方法としては、ハイドロゲル構造体を長手方向に切り、平板状のサンプルを形成する。この際、サンプル表面の凹凸の影響による乱反射を防ぐため、積分球ユニットを用いた状態にて測定する。また、細部を測定する場合は、光ファイバーなどを用いて測定することも可能である。前記平板状とは、照射光がサンプルの平坦な部分に照射できればよく、サンプルの形状は、弯曲を有していてもよく、平面状であってもよい。
The transmittance of the hydrogel structure in the visible light region is 80% or more, preferably 85% or more, more preferably 90% or more, and particularly preferably 95% or more. When the transmittance is 80% or more, the inside of the hydrogel structure can be visualized. The transmittance can be measured using, for example, a spectrophotometer (device name: UV-3100, manufactured by Shimadzu Corporation, using an integration unit) or the like. The visible light region means a wavelength region having a wavelength of 400 nm or more and 700 nm or less.
As a method for measuring the transmittance, a hydrogel structure is cut in the longitudinal direction to form a flat sample. At this time, in order to prevent diffused reflection due to the influence of the unevenness of the sample surface, the measurement is performed with the integrating sphere unit used. Further, when measuring the details, it is also possible to measure using an optical fiber or the like. The flat plate shape means that the flat portion of the sample can be irradiated with the irradiation light, and the shape of the sample may be curved or flat.

前記ハイドロゲル構造体の前記中空管構造の少なくとも一部の内壁の算術平均表面粗さとしては、特に限定されないが、外部からの視認性や血管等の内壁再現性の観点から50μm以下であることが好ましい。また、血管にカテーテルを挿入した際のカテーテルの滑りやすさを再現することができる。他にも大腸等の臓器の内壁も再現可能であり、内視鏡を挿入した際に内視鏡が内壁に引っかからないように算術平均表面粗さを調整することができる。前記算術平均表面粗さは、40μm以下が好ましく、30μm以下がより好ましく、20μm以下が特に好ましい。なお、前記算術平均表面粗さの下限値は特に限定されないが、血管や臓器の内壁質感の再現性という観点から、0.1μm以上であることが好ましい。
前記算術平均表面粗さは、500μm四方の面積における面粗さとする。なお、前記算術平均表面粗さは、例えば、レーザー顕微鏡(装置名:VK−X100、株式会社キーエンス製)を用いて測定することができる。この算術平均表面粗さは中空管内壁の全体に亘って均一であることが好ましい。
The arithmetic mean surface roughness of the inner wall of at least a part of the hollow tube structure of the hydrogel structure is not particularly limited, but is 50 μm or less from the viewpoint of visibility from the outside and reproducibility of the inner wall of blood vessels and the like. Is preferable. In addition, the slipperiness of the catheter when the catheter is inserted into the blood vessel can be reproduced. In addition, the inner wall of an organ such as the large intestine can be reproduced, and the arithmetic mean surface roughness can be adjusted so that the endoscope does not get caught in the inner wall when the endoscope is inserted. The arithmetic mean surface roughness is preferably 40 μm or less, more preferably 30 μm or less, and particularly preferably 20 μm or less. The lower limit of the arithmetic mean surface roughness is not particularly limited, but is preferably 0.1 μm or more from the viewpoint of reproducibility of the inner wall texture of blood vessels and organs.
The arithmetic mean surface roughness shall be the surface roughness in an area of 500 μm square. The arithmetic mean surface roughness can be measured using, for example, a laser microscope (device name: VK-X100, manufactured by KEYENCE CORPORATION). This arithmetic mean surface roughness is preferably uniform over the entire inner wall of the hollow tube.

前記ハイドロゲル構造体の前記中空管構造の少なくとも一部の内壁の静摩擦係数としては、0.1以下であることが好ましく、0.05以下がより好ましい。前記静摩擦係数が、0.1以下であると、より生体の質感に近く、カテーテル等の医療機器の挿入時の質感も実際の血管等に近いハイドロゲル構造体を作製することができる。なお、静摩擦係数の下限値は特に限定されないが、0.01以上であることが好ましく、0.02以上であることがより好ましい。
前記静摩擦係数は、ハイドロゲル構造体を中空管の中央部において長手方向に切断し、切断面より測定する。例えば、表面性測定器(装置名:TYPE:38、新東科学株式会社製)等によるボールオンプレート法を用いて、プローブを血管相当部に落とし、点接触にて静摩擦係数を測定することができる。この静摩擦係数は中空管内壁の全体に亘って均一であることが好ましい。
The coefficient of static friction of the inner wall of at least a part of the hollow tube structure of the hydrogel structure is preferably 0.1 or less, more preferably 0.05 or less. When the coefficient of static friction is 0.1 or less, a hydrogel structure can be produced that is closer to the texture of a living body and has a texture closer to that of an actual blood vessel or the like when a medical device such as a catheter is inserted. The lower limit of the coefficient of static friction is not particularly limited, but is preferably 0.01 or more, and more preferably 0.02 or more.
The coefficient of static friction is measured from the cut surface by cutting the hydrogel structure in the central portion of the hollow tube in the longitudinal direction. For example, using a ball-on-plate method using a surface measuring device (device name: TYPE: 38, manufactured by Shinto Kagaku Co., Ltd.), the probe can be dropped onto the blood vessel equivalent and the coefficient of static friction can be measured by point contact. can. The coefficient of static friction is preferably uniform over the entire inner wall of the hollow pipe.

前記ハイドロゲル構造体の前記中空管形状の少なくとも一部の内壁の静摩擦係数は、ハイドロゲル構造体内部に、例えば、溶剤、オイル、湿式伸線用潤滑剤に用いることができる界面活性剤等を塗布することにより調整することができる。これらは、ハイドロゲル構造体内壁に塗布してもよいし、液体の形で管内に流してもよい。 The coefficient of static friction of at least a part of the inner wall of the hollow tube shape of the hydrogel structure is inside the hydrogel structure, for example, a solvent, oil, a surfactant that can be used as a lubricant for wet wire drawing, or the like. Can be adjusted by applying. These may be applied to the inner wall of the hydrogel structure or may be flowed into the tube in the form of a liquid.

前記溶剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、水、有機溶剤などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、ハイドロゲル構造体に吸収されることを防ぐ点から、有機溶剤が好ましく、乾燥を防ぐ点から、高沸点溶剤が好ましい。 The solvent is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include water and organic solvents. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, an organic solvent is preferable from the viewpoint of preventing absorption by the hydrogel structure, and a high boiling point solvent is preferable from the viewpoint of preventing drying.

前記オイルとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、鉱油、シリコーン等の合成油、植物油、ワックス、動物油などが挙げられる。 The oil is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include mineral oil, synthetic oil such as silicone, vegetable oil, wax and animal oil.

前記界面活性剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、非イオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性界面活性剤などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、ハイドロゲル構造体中の電解質の影響を受けにくい性質から、非イオン性界面活性剤が好ましい。 The surfactant is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, a nonionic surfactant, an anionic surfactant, a cationic surfactant, an amphoteric surfactant and the like can be used. Can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, a nonionic surfactant is preferable because it is not easily affected by the electrolyte in the hydrogel structure.

前記非イオン性界面活性剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルリン酸エステル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、脂肪酸モノグリセリド、ショ糖脂肪酸エステル、高級脂肪酸アルカノールアミドなどが挙げられる。 The nonionic surfactant is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene alkyl phenyl ether, polyoxyethylene alkyl phosphate, poly. Examples thereof include oxyethylene fatty acid ester, sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester, fatty acid monoglyceride, sucrose fatty acid ester, and higher fatty acid alkanolamide.

前記アニオン性界面活性剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、硫酸アルキル、硫酸アルキルエーテル、硫酸アルキルアミドエーテル、硫酸アルキルアリールポリエーテル、硫酸モノグリセリド、アルキルスルホン酸、アルキルアミドスルホン酸、アルキルアリールスルホン酸、オレフィンスルホン酸、パラフィンスルホン酸、アルキルスルホコハク酸、アルキルエーテルスルホコハク酸、アルキルアミドスルホコハク酸、アルキルサクシンアミド酸、アルキルスルホ酢酸、燐酸アルキル、燐酸アルキルエーテル、アシルサルコシン、アシルイセチオン酸、アシル−N−アシルタウリン等の金属塩、アンモニウム塩、アミン塩、アミノアルコール塩、マグネシウム塩、塩基性アミノ酸塩などが挙げられる。 The anionic surfactant is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, alkyl sulfate, alkyl sulfate ether, alkyl amide ether sulfate, alkyl aryl polyether sulfate, monoglyceride sulfate, alkyl sulfonic acid can be selected. Acid, alkylamide sulfonic acid, alkylarylsulfonic acid, olefin sulfonic acid, paraffin sulfonic acid, alkylsulfosuccinic acid, alkylether sulfosuccinic acid, alkylamide sulfosuccinic acid, alkylsuccinamide acid, alkylsulfoacetate, alkyl phosphate, alkylphosphate, Examples thereof include metal salts such as acyl sulfonic acid, acyl acetylate, and acyl-N-acyl taurine, ammonium salts, amine salts, amino alcohol salts, magnesium salts, and basic amino acid salts.

前記カチオン性界面活性剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、塩化ジステアリルジメチルアンモニウム、塩化ステアリルジメチルベンジルアンモニウム、塩化ステアリルトリメチルアンモニウム、塩化ベヘニルトリメチルアンモニウム、塩化セチルトリメチルアンモニウム、塩化ミリスチルジメチルベンジルアンモニウム、エチル酢酸ラノリン脂肪酸アミノプロピルエチルジメチルアンモニウム、塩化ジココイルジメチルアンモニウム、塩化ラウリルトリメチルアンモニウム、エチル硫酸分岐脂肪酸アミノプロピルエチルジメチルアンモニウムなどが挙げられる。 The cationic surfactant is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, distearyldimethylammonium chloride, stearyldimethylbenzylammonium chloride, stearyltrimethylammonium chloride, behenyltrimethylammonium chloride, chloride. Examples thereof include cetyltrimethylammonium, myristyldimethylbenzylammonium chloride, lanolin acetate fatty acid aminopropylethyldimethylammonium, dicocoyldimethylammonium chloride, lauryltrimethylammonium chloride, and ethylsulfate branched fatty acid aminopropylethyldimethylammonium.

前記両性界面活性剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、炭素数8以上24以下のアルキル基、アルケニル基又はアシル基を有するアミドアミノ酸型両性界面活性剤、2級アミド型又は3級アミド型のイミダゾリン型両性界面活性剤、炭素数8以上24以下のアルキル基、アルケニル基又はアシル基を有するカルボベタイン系、アミドベタイン系、スルホベタイン系、ヒドロキシスルホベタイン系、或いはアミドスルホベタイン系両性界面活性剤などが挙げられる。具体的には、2−アルキル−N−カルボキシメチル−N−ヒドロキシエチルイミダゾリニウムベタイン、ステアリルジヒドロキシエチルベタイン、ラウリルヒドロキシスルホベタイン、ビス(ステアリル−N−ヒドロキシエチルイミダゾリン)クロル酢酸錯体、ラウリルジメチルアミノ酢酸ベタイン、ココイルアミドプロピルベタイン、ココイルアルキルベタインなどが挙げられる。 The amphoteric tenside is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, an amide amino acid amphoteric tenside having an alkyl group, an alkenyl group or an acyl group having 8 to 24 carbon atoms. 2, Secondary amide type or tertiary amide type imidazoline type amphoteric tenside, carbobetaine type, amide betaine type, sulfobetaine type, hydroxysulfobetaine type having an alkyl group having 8 or more and 24 or less carbon atoms, an alkenyl group or an acyl group. Examples thereof include an amidosulfobetaine amphoteric tenside agent. Specifically, 2-alkyl-N-carboxymethyl-N-hydroxyethyl imidazolinium betaine, stearyldihydroxyethyl betaine, lauryl hydroxysulfobetaine, bis (stearyl-N-hydroxyethyl imidazoline) chloroacetate complex, lauryl dimethylamino. Examples thereof include betaine acetate, cocoylamide propyl betaine, and cocoyl alkyl betaine.

前記ハイドロゲル構造体は、下記(1)から(2)の少なくともいずれかを満たすことが好ましい。
(1)前記中空管形状の少なくとも一部が、これを構成するハイドロゲル(第一のハイドロゲル体)とは異なる弾性率を有するハイドロゲル(第二のハイドロゲル体)に接している
(2)前記中空管形状が弾性率の異なる少なくとも2種のハイドロゲルにより形成されている
The hydrogel structure preferably satisfies at least one of the following (1) to (2).
(1) At least a part of the hollow tube shape is in contact with a hydrogel (second hydrogel body) having an elastic coefficient different from that of the hydrogel (first hydrogel body) constituting the hollow tube shape (1). 2) The hollow tube shape is formed by at least two types of hydrogels having different elastic ratios.

前記ハイドロゲル構造体(第一のハイドロゲル体)の20%圧縮時の弾性率としては、0.1MPa以上1MPa以下が好ましく、0.2MPa以上0.8MPa以下がより好ましい。前記弾性率の測定は、万能試験機(株式会社島津製作所製、AG−I)、ロードセル1kN、1kN用圧縮治具を用いて、直径1mmの円柱状の金属を、水を主成分として含むハイドロゲル構造体に押しこみ、ロードセルに掛かる圧縮に対する応力をコンピュータに記録し、変位量に対する応力をプロットし、弾性率を測定することができる。前記弾性率は、ハイドロゲル構造体の含水率を調整することにより制御することができる。 The elastic modulus of the hydrogel structure (first hydrogel body) at 20% compression is preferably 0.1 MPa or more and 1 MPa or less, and more preferably 0.2 MPa or more and 0.8 MPa or less. The elastic modulus is measured by using a universal testing machine (manufactured by Shimadzu Corporation, AG-I) and a compression jig for load cells 1 kN and 1 kN, and hydro containing a columnar metal having a diameter of 1 mm as a main component of water. The stress on the compression applied to the load cell by pushing it into the gel structure can be recorded on a computer, the stress on the amount of displacement can be plotted, and the elastic modulus can be measured. The elastic modulus can be controlled by adjusting the water content of the hydrogel structure.

図2A及び図2Bに示すような、前記中空管構造を有するハイドロゲル体(第一のハイドロゲル体)52と、異なる弾性率を有するハイドロゲル体(第二のハイドロゲル体)を有するハイドロゲル構造体の場合、図2Aにおける第二のハイドロゲル体53や図2Bにおける瘤部(第二のハイドロゲル体)55の20%圧縮時の弾性率としては、0.005MPa以上0.1MPa以下が好ましく、0.01MPa以上0.05MPa以下がより好ましい。またその70%圧縮時の圧縮強度としては、0.3MPa以上1MPa以下が好ましく、0.4MPa以上0.7MPa以下がより好ましい。 Hydrogel body (first hydrogel body) 52 having the hollow tube structure and hydrogel body (second hydrogel body) having different elasticity as shown in FIGS. 2A and 2B. In the case of the gel structure, the elasticity of the second hydrogel body 53 in FIG. 2A and the aneurysm (second hydrogel body) 55 in FIG. 2B at 20% compression is 0.005 MPa or more and 0.1 MPa or less. Is preferable, and 0.01 MPa or more and 0.05 MPa or less is more preferable. The compression strength at the time of 70% compression is preferably 0.3 MPa or more and 1 MPa or less, and more preferably 0.4 MPa or more and 0.7 MPa or less.

前記ハイドロゲル構造体における一の部位の弾性率をX(MPa)とし、前記一の部位に隣接する他の部位の弾性率をY(MPa)としたとき、弾性率変化の絶対値(|X−Y|)としては、0.1MPa以上であり、0.11MPa以上が好ましい。前記弾性率変化の絶対値(|X−Y|)が、0.1MPa以上であると、同一のハイドロゲル構造体内において弾性率が異なることにより、血管における動脈瘤のような通常の血管よりも弾性率が低い部位を有する、図2Bに示すような血管病変モデルの質感を実現することができる。 When the elastic modulus of one part of the hydrogel structure is X (MPa) and the elastic modulus of the other part adjacent to the one part is Y (MPa), the absolute value of the change in elastic modulus (| X). -Y |) is 0.1 MPa or more, preferably 0.11 MPa or more. When the absolute value (| XY |) of the elastic modulus change is 0.1 MPa or more, the elastic modulus is different in the same hydrogel structure, so that the elastic modulus is different from that of a normal blood vessel such as an aneurysm in a blood vessel. It is possible to realize the texture of a vascular lesion model as shown in FIG. 2B, which has a site having a low elastic modulus.

前記中空管構造を有するハイドロゲル構造体の含水率としては、前記ハイドロゲル構造体(第一のハイドロゲル体)とは異なる弾性率を有するハイドロゲル(第二のハイドロゲル体)の含水率よりも低いことにより、前記ハイドロゲル構造体とは異なる弾性率を有するハイドロゲルの弾性率よりもハイドロゲル構造体の弾性率を高くすることができ、実際の血管の質感の再現性により優れる。
前記中空管形状を有するハイドロゲル構造体(第一のハイドロゲル体)の含水率としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、30質量%以上75質量%以下が好ましい。
前記ハイドロゲル構造体とは異なる弾性率を有するハイドロゲルの含水率(第二のハイドロゲル体)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、50質量%以上90質量%以下が好ましい。
前記含水率は、例えば、加熱乾燥式水分計(装置名:MS−70、株式会社エー・アンド・デイ製)などを用いて測定することができる。
As for the water content of the hydrogel structure having the hollow tube structure, the water content of the hydrogel (second hydrogel body) having an elastic coefficient different from that of the hydrogel structure (first hydrogel body). By lowering the elasticity, the elasticity of the hydrogel structure can be made higher than that of the hydrogel having an elasticity different from that of the hydrogel structure, and the reproducibility of the texture of the actual blood vessel is more excellent.
The water content of the hydrogel structure having a hollow tube shape (first hydrogel body) is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is 30% by mass or more and 75% by mass or less. Is preferable.
The water content (second hydrogel body) of the hydrogel having an elastic modulus different from that of the hydrogel structure is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is 50% by mass or more and 90. It is preferably mass% or less.
The water content can be measured using, for example, a heat-drying moisture meter (device name: MS-70, manufactured by A & D Co., Ltd.) or the like.

前記ハイドロゲル構造体は、更に必要に応じて、水、ポリマー、鉱物、有機溶媒、その他の成分を適当な方法により混合し、ハイドロゲル前駆体としてインク化し、このインクを適切な方法にて硬化させて得ることができる。 If necessary, the hydrogel structure is further mixed with water, a polymer, a mineral, an organic solvent, and other components by an appropriate method, inked as a hydrogel precursor, and the ink is cured by an appropriate method. You can get it.

<ポリマー>
前記ポリマーとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、ハイドロゲルが水を主成分とすることから、水溶性ポリマーが好ましい。前記水溶性ポリマーを含むことにより、水を主成分とするハイドロゲルの強度を保つことができる。
なお、前記水溶性ポリマーの水溶性とは、例えば、30℃の水100gに前記水溶性ポリマーを1g混合して撹拌したとき、その90質量%以上が溶解するものを意味する。
<Polymer>
The polymer is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but a water-soluble polymer is preferable because the hydrogel contains water as a main component. By containing the water-soluble polymer, the strength of the hydrogel containing water as a main component can be maintained.
The water-soluble property of the water-soluble polymer means that, for example, when 1 g of the water-soluble polymer is mixed with 100 g of water at 30 ° C. and stirred, 90% by mass or more of the water-soluble polymer is dissolved.

前記ポリマーとしては、例えば、アミド基、アミノ基、水酸基、テトラメチルアンモニウム基、シラノール基、エポキシ基等を有するポリマーなどが挙げられる。 Examples of the polymer include polymers having an amide group, an amino group, a hydroxyl group, a tetramethylammonium group, a silanol group, an epoxy group and the like.

前記ポリマーとしては、ホモポリマー(単独重合体)であってもよいし、ヘテロポリマー(共重合体)であってもよく、また、未変性でもよいし、公知の官能基が導入されていてもよく、また塩の形態であってもよい。これらの中でも、ホモポリマーが好ましい。 The polymer may be a homopolymer (homopolymer), a heteropolymer (copolymer), may be unmodified, or may have a known functional group introduced therein. It may be in the form of a salt. Of these, homopolymers are preferred.

前記ポリマーとしては、重合性モノマーを重合させることにより得ることができる。前記重合性モノマーについては、後述するハイドロゲル構造体の製造方法において説明する。 The polymer can be obtained by polymerizing a polymerizable monomer. The polymerizable monomer will be described later in the method for producing a hydrogel structure.

前記水溶性ポリマーとしては、重合性モノマーが重合したものであり、前記重合性モノマーとしては、例えば、アクリルアミド、N−置換アクリルアミド誘導体、N,N−ジ置換アクリルアミド誘導体、N−置換メタクリルアミド誘導体、N,N−ジ置換メタクリルアミド誘導体などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。 The water-soluble polymer is obtained by polymerizing a polymerizable monomer, and examples of the polymerizable monomer include acrylamide, N-substituted acrylamide derivative, N, N-di-substituted acrylamide derivative, and N-substituted methacrylamide derivative. Examples thereof include N, N-di-substituted methacrylamide derivatives. These may be used alone or in combination of two or more.

前記重合性モノマーを重合させることにより、アミド基、アミノ基、水酸基、テトラメチルアンモニウム基、シラノール基、エポキシ基等を有する水溶性ポリマーが得られる。前記アミド基、アミノ基、水酸基、テトラメチルアンモニウム基、シラノール基、エポキシ基等を有する水溶性ポリマーは、水系のゲルの強度を保つために有利な構成成分である。 By polymerizing the polymerizable monomer, a water-soluble polymer having an amide group, an amino group, a hydroxyl group, a tetramethylammonium group, a silanol group, an epoxy group and the like can be obtained. The water-soluble polymer having an amide group, an amino group, a hydroxyl group, a tetramethylammonium group, a silanol group, an epoxy group and the like is an advantageous constituent component for maintaining the strength of an aqueous gel.

前記ポリマーの含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、ハイドロゲル構造体全量に対して、0.5質量%以上20質量%以下が好ましい。 The content of the polymer is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 0.5% by mass or more and 20% by mass or less with respect to the total amount of the hydrogel structure.

<鉱物>
前記鉱物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、ハイドロゲルが水を主成分とすることから、水中で一次結晶のレベルで均一に分散可能な層状粘土鉱物が好ましく、水膨潤性層状粘土鉱物がより好ましい。
<Minerals>
The mineral is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. However, since hydrogel contains water as a main component, a layered clay mineral that can be uniformly dispersed at the level of primary crystals in water is available. Preferably, water-swellable layered clay minerals are more preferred.

前記水膨潤性層状粘土鉱物としては、単位格子を結晶内に持つ二次元円盤状の結晶が積み重なった状態を呈しており、前記水膨潤性層状粘土鉱物を水中で分散させると、各単一層状態で分離して円盤状の結晶となる。 The water-swellable layered clay mineral presents a state in which two-dimensional disk-shaped crystals having a unit cell in the crystal are stacked, and when the water-swellable layered clay mineral is dispersed in water, each single-layer state is exhibited. Separated with to form a disk-shaped crystal.

前記水膨潤性粘土鉱物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、水膨潤性スメクタイト、水膨潤性雲母などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、ナトリウムを層間イオンとして含む水膨潤性ヘクトライト、水膨潤性モンモリロナイト、水膨潤性サポナイト、水膨潤性合成雲母が好ましく、高弾性のボーラスが得られる点から、水膨潤性ヘクトライトがより好ましい。前記水膨潤性とは、層状粘土鉱物の層間に水分子が挿入され、水中に分散されることを意味する。
前記鉱物としては、適宜合成したものであってもよいし、市販品であってもよい。
The water-swellable clay mineral is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include water-swellable smectite and water-swellable mica. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, water-swellable hectorite containing sodium as an interlayer ion, water-swellable montmorillonite, water-swellable saponite, and water-swellable synthetic mica are preferable, and water-swellable hectorite is suitable because a highly elastic bolus can be obtained. More preferred. The water swelling property means that water molecules are inserted between layers of layered clay minerals and dispersed in water.
The mineral may be an appropriately synthesized mineral or a commercially available product.

前記市販品としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、合成ヘクトライト(ラポナイトXLG、RockWood社製)、SWN(Coop Chemical Ltd.社製)、フッ素化ヘクトライト SWF(Coop Chemical Ltd.社製)などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。 The commercially available product is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, synthetic hectorite (Raponite XLG, manufactured by RockWood), SWN (Coop Chemical Ltd.), fluorinated hectorite. SWF (manufactured by Coop Chemical Ltd.) and the like can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.

前記鉱物の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、ハイドロゲル構造体の弾性率及び硬度の点から、ハイドロゲル構造体全量に対して、1質量%以上40質量%以下が好ましく、1質量%以上25質量%以下がより好ましい。 The content of the mineral is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. However, from the viewpoint of elastic modulus and hardness of the hydrogel structure, 1% by mass with respect to the total amount of the hydrogel structure. More than 40% by mass is preferable, and 1% by mass or more and 25% by mass or less is more preferable.

<有機溶媒>
本発明においては、ハイドロゲル構造体の保湿性を高めるために有機溶媒を添加することができる。
前記有機溶媒としては、例えば、水溶性有機溶媒などが挙げられる。前記水溶性有機溶媒の水溶性とは、前記有機溶媒が水に対して30質量%以上溶解可能であることを意味する。
<Organic solvent>
In the present invention, an organic solvent can be added in order to enhance the moisturizing property of the hydrogel structure.
Examples of the organic solvent include a water-soluble organic solvent and the like. The water solubility of the water-soluble organic solvent means that the organic solvent can be dissolved in water in an amount of 30% by mass or more.

前記水溶性有機溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、sec−ブチルアルコール、tert−ブチルアルコール等の炭素数1以上4以下のアルキルアルコール類;ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド類;アセトン、メチルエチルケトン、ジアセトンアルコール等のケトン又はケトンアルコール類;テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類;エチレングリコール、プロピレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2,6−ヘキサントリオール、チオグリコール、ヘキシレングリコール、グリセリン等の多価アルコール;ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のポリアルキレングリコール類;エチレングリコールモノメチル(又はエチル)エーテル、ジエチレングリコールメチル(又はエチル)エーテル、トリエチレングリコールモノメチル(又はエチル)エーテル等の多価アルコールの低級アルコールエーテル類;モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルカノールアミン類;N−メチル−2−ピロリドン、2−ピロリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノンなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、保湿性の点から、多価アルコール、グリセリン、プロピレングリコールが好ましく、グリセリン、プロピレングリコールがより好ましい。 The water-soluble organic solvent is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, sec-butyl alcohol, etc. Alkyl alcohols with 1 to 4 carbon atoms such as tert-butyl alcohol; amides such as dimethylformamide and dimethylacetamide; ketones or ketone alcohols such as acetone, methylethylketone and diacetone alcohol; ethers such as tetrahydrofuran and dioxane; Ethylene glycol, propylene glycol, 1,2-propanediol, 1,2-butanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, diethylene glycol, triethylene glycol, 1,2,6-hexanetriol, thio Polyhydric alcohols such as glycols, hexylene glycols and glycerins; polyalkylene glycols such as polyethylene glycols and polypropylene glycols; ethylene glycol monomethyl (or ethyl) ethers, diethylene glycol methyl (or ethyl) ethers, triethylene glycol monomethyls (or ethyls) Lower alcohol ethers of polyhydric alcohols such as ethers; alkanolamines such as monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine; N-methyl-2-pyrrolidone, 2-pyrrolidone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone And so on. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, polyhydric alcohol, glycerin and propylene glycol are preferable, and glycerin and propylene glycol are more preferable from the viewpoint of moisturizing property.

前記有機溶媒の含有量としては、ハイドロゲル構造体全量に対して、10質量%以上50質量%以下が好ましい。前記含有量が、10質量%以上であると、乾燥防止の効果が十分に得られる。また、50質量%以下であると、鉱物が均一に分散される。 The content of the organic solvent is preferably 10% by mass or more and 50% by mass or less with respect to the total amount of the hydrogel structure. When the content is 10% by mass or more, the effect of preventing drying can be sufficiently obtained. Further, when it is 50% by mass or less, the mineral is uniformly dispersed.

<水>
前記水としては、例えば、イオン交換水、限外濾過水、逆浸透水、蒸留水等の純水、超純水などを用いることができる。
前記水には、保湿性付与、抗菌性付与、導電性付与、硬度調整等の目的に応じて有機溶媒等のその他の成分を溶解乃至分散させてもよい。
<Water>
As the water, for example, ion-exchanged water, ultra-filtered water, reverse osmosis water, pure water such as distilled water, ultrapure water, or the like can be used.
Other components such as an organic solvent may be dissolved or dispersed in the water depending on the purpose of imparting moisturizing property, antibacterial property, conductivity, hardness adjustment and the like.

前記水の含有量としては、ハイドロゲル構造体全量に対して、10質量%以上99質量%以下が好ましく、50質量%以上98質量%以下がより好ましく、60質量%以上97質量%以下が特に好ましい。 The water content is preferably 10% by mass or more and 99% by mass or less, more preferably 50% by mass or more and 98% by mass or less, and particularly preferably 60% by mass or more and 97% by mass or less, based on the total amount of the hydrogel structure. preferable.

<その他の成分>
前記その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、安定化剤、表面処理剤、重合開始剤、着色剤、粘度調整剤、接着性付与剤、酸化防止剤、老化防止剤、架橋促進剤、紫外線吸収剤、可塑剤、防腐剤、分散剤、界面活性剤などが挙げられる。
<Other ingredients>
The other components are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, a stabilizer, a surface treatment agent, a polymerization initiator, a colorant, a viscosity modifier, an adhesive-imparting agent, and oxidation. Examples thereof include inhibitor, anti-aging agent, cross-linking accelerator, ultraviolet absorber, plasticizer, preservative, dispersant, and surfactant.

本発明のハイドロゲル構造体としては、表面が透明な硬質体で覆われていることが好ましい。
図3Aは、透明な硬質体61を取り付けたハイドロゲル構造体60の一例を示す概略上面図である。図3Bは、透明な硬質体61を取り付けたハイドロゲル構造体60の一例を示す概略側面図である。図3A及び図3Bに示すように、表面が透明な硬質体61に覆われていることにより、さらに、血管モデルの形状を維持して施術に際しての取扱性、及び血管モデルの保存性を向上(耐乾燥性及び防腐性を向上、すなわち、硬質体の水蒸気透過度や酸素透過度を低減)することができ、また、血管モデルの外観性を改善することができる。
The surface of the hydrogel structure of the present invention is preferably covered with a transparent hard body.
FIG. 3A is a schematic top view showing an example of the hydrogel structure 60 to which the transparent hard body 61 is attached. FIG. 3B is a schematic side view showing an example of the hydrogel structure 60 to which the transparent hard body 61 is attached. As shown in FIGS. 3A and 3B, the surface is covered with a transparent hard body 61, which further maintains the shape of the blood vessel model and improves the handleability at the time of treatment and the storage stability of the blood vessel model (). It is possible to improve the drought resistance and antiseptic property, that is, to reduce the water vapor permeability and oxygen permeability of the hard body), and to improve the appearance of the blood vessel model.

前記硬質体の形成材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の透明性の高いプラスチック材料、ガラス等の透明性の高い無機材料などが挙げられる。
前記硬質体の形状、平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記水蒸気透過度としては、500g/m・d以下が好ましい。前記水蒸気透過度は、JIS K7129に基づいて、例えば、水蒸気透過度計(装置名:Lyssy L80、SYSYTECH社製)などにより測定することができる。
前記酸素透過度としては、100,000cc/m/hr/atm以下が好ましい。前記酸素透過度は、JIS Z1702に基づいて、例えば、差圧式ガス透過度計(装置名:Lyssy L100、SYSYTECH社製)などにより測定することができる。
The material for forming the hard body is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, a highly transparent plastic material such as an acrylic resin or a polycarbonate resin, or a highly transparent inorganic material such as glass. And so on.
The shape and average thickness of the hard body are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose.
The water vapor transmission rate is preferably 500 g / m 2 · d or less. The water vapor transmission rate can be measured based on JIS K7129, for example, with a water vapor transmission rate meter (device name: Lyssy L80, manufactured by SYSYTECH) or the like.
The oxygen permeability is preferably 100,000 cc / m 2 / hr / atm or less. The oxygen permeability can be measured based on JIS Z1702, for example, with a differential pressure type gas permeability meter (device name: Lyssy L100, manufactured by SYSYTECH) or the like.

(手技練習具)
本発明の手技練習具は、ハイドロゲル構造体、血管モデル、構造体、及び臓器モデルから選択される少なくとも1種と、カテーテル及び内視鏡の少なくともいずれかと、を有し、更に必要に応じてその他の部材を有する。
(Procedure practice tool)
The procedure training tool of the present invention has at least one selected from a hydrogel structure, a blood vessel model, a structure, and an organ model, and at least one of a catheter and an endoscope, and further, if necessary. It has other members.

前記カテーテルとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、血管造影用カテーテル、バルーンカテーテル、脳血管カテーテル、がんカテーテル治療、血管留置カテーテル、吸引留置カテーテル、尿道カテーテルなどが挙げられる。 The catheter is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, angiography catheter, balloon catheter, cerebrovascular catheter, cancer catheter treatment, indwelling vascular catheter, indwelling suction catheter, urinary tract catheter. And so on.

前記内視鏡としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、喉頭内視鏡、気管支鏡、上部消化管内視鏡、十二指腸内視鏡、小腸内視鏡、大腸内視鏡、胸腔鏡、膀胱鏡、胆道鏡、血管内視鏡などが挙げられる。 The endoscope is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, a laryngeal endoscope, a bronchoscope, an upper gastrointestinal endoscope, a duodenal endoscope, a small intestinal endoscope, and a large intestine. Examples include endoscopy, thoracoscope, cystoscope, biliary tract, and angioscope.

本発明のハイドロゲル構造体、血管モデル、及び臓器モデルは、カテーテル挿管手技トレーニングや、手術前のシミュレーションに使用することができる。
ここでいうカテーテル挿管手技トレーニングとは、血管モデルにカテーテルを挿管し、目的の場所に到達させるまでの手技を訓練するものである。この際、目的に応じてカテーテルの太さを変更したり、先端にステントやワイヤー、バルーンなどを設け、これを患部想定箇所にて処置したり、設置する様なトレーニングも含まれる。
血管形状に応じて最適なカテーテルを選択することもトレーニングの一環であり、1つあるいは複数のカテーテルと本発明のハイドロゲル構造体等とをセットで取り扱うことは有用である。
The hydrogel structure, blood vessel model, and organ model of the present invention can be used for catheter intubation procedure training and preoperative simulation.
The catheter intubation procedure training referred to here is to train the procedure for intubating a catheter into a blood vessel model and reaching a target location. At this time, training is also included in which the thickness of the catheter is changed according to the purpose, a stent, a wire, a balloon or the like is provided at the tip, and this is treated or installed at an assumed site of the affected area.
Selecting the most suitable catheter according to the shape of the blood vessel is also a part of the training, and it is useful to handle one or more catheters and the hydrogel structure of the present invention as a set.

このようなトレーニングに際しては、実際の血管内での状態に似ていることが好ましい。本発明の血管モデル又は構造体は、ハイドロゲルから構成され、その質感が生体に極めて似ていることから有用な材料になる。また、前記ハイドロゲル構造体に液体を流す機構を設け、血流を生じさせた状態にてトレーニングすることも有用である。
従来は、透明な血管モデルが少なかったため、X線を照射して可視化して行っていたトレーニングも、X線暴露のリスクを伴わない状態で実施可能になったことも本発明の有用点である。
For such training, it is preferable to resemble the actual condition in the blood vessel. The blood vessel model or structure of the present invention is composed of hydrogel, and its texture is very similar to that of a living body, which makes it a useful material. It is also useful to provide a mechanism for flowing a liquid in the hydrogel structure and to train in a state where blood flow is generated.
Conventionally, since there are few transparent blood vessel models, it is also a useful point of the present invention that training that has been performed by irradiating and visualizing X-rays can be performed without the risk of X-ray exposure. ..

(ハイドロゲル構造体の製造方法)
本発明のハイドロゲル構造体の製造方法の第一の態様は、特に限定されないが、例えば、芯部形成材料(支持体形成材料、活性エネルギー線硬化型液体組成物)を用いて柱状芯部(支持体)を形成すると共に、前記柱状芯部を、ハイドロゲル形成材料を用いて被覆するように管状部を形成し、その後、前記柱状芯部を除去することで製造することができる。この際、従来公知のマテリアルジェット法等の積層造形法(層形成工程と層硬化工程の繰返しによる積層により立体物を造形する方法)を用いて作製することが好ましい。なお、前記被覆とは、前記柱状芯部が前記ハイドロゲル形成材料に、少なくとも一部が覆われていればよく、全部が覆われていることが好ましい。また、前記芯部形成材料(支持体形成材料)、及び前記ハイドロゲル形成材料が共に活性エネルギー線硬化型組成物であることが好ましい。また、前記繰返し回数としては、作製するハイドロゲル構造体の大きさ、形状、構造などに応じて異なり一概には規定できないが、1層あたりの平均厚みが10μm以上50μm以下の範囲であれば、精度よく、剥離することもなく造形することが可能である。
(Manufacturing method of hydrogel structure)
The first aspect of the method for producing a hydrogel structure of the present invention is not particularly limited, but for example, a columnar core portion (a support forming material, an active energy ray-curable liquid composition) is used. It can be manufactured by forming a support) and forming a tubular portion so as to cover the columnar core portion with a hydrogel forming material, and then removing the columnar core portion. At this time, it is preferable to use a layered manufacturing method such as a conventionally known material jet method (a method of forming a three-dimensional object by laminating by repeating a layer forming step and a layer curing step). The coating may be such that at least a part of the columnar core portion is covered with the hydrogel-forming material, and it is preferable that the coating is entirely covered. Further, it is preferable that both the core forming material (support forming material) and the hydrogel forming material are active energy ray-curable compositions. The number of repetitions varies depending on the size, shape, structure, etc. of the hydrogel structure to be produced and cannot be unconditionally specified, but if the average thickness per layer is in the range of 10 μm or more and 50 μm or less. It is possible to model with high accuracy and without peeling.

本発明のハイドロゲル構造体の製造方法の第二の態様は、中空管構造を有するハイドロゲル構造体の製造方法であって、芯部形成材料を用いて柱状芯部を形成すると共に、前記柱状芯部を、ハイドロゲル形成材料を用いて被覆して管状部を形成する工程を含み、前記芯部形成材料が、活性エネルギー線硬化型組成物であり、前記活性エネルギー線硬化型組成物の硬化物が熱により液状化する材料であり、さらに必要に応じてその他の工程を含む。
前記ハイドロゲル構造体の製造方法の第二の態様は、ハイドロゲル構造体の製造方法の第一の態様における前記柱状芯部を除去する工程(除去工程)を含まない。
The second aspect of the method for producing a hydrogel structure of the present invention is a method for producing a hydrogel structure having a hollow tube structure, wherein a columnar core portion is formed by using a core portion forming material, and the above-mentioned A step of coating a columnar core portion with a hydrogel forming material to form a tubular portion is included, and the core portion forming material is an active energy ray-curable composition, and the active energy ray-curable composition. It is a material in which the cured product is liquefied by heat, and further includes other steps as necessary.
The second aspect of the method for producing a hydrogel structure does not include a step (removal step) for removing the columnar core portion in the first aspect of the method for producing a hydrogel structure.

以下、上記マテリアルジェット法によりハイドロゲル構造体を製造する方法の一例について詳述する。 Hereinafter, an example of a method for producing a hydrogel structure by the above-mentioned material jet method will be described in detail.

<<層形成工程、及び層形成手段>>
前記層形成工程は、水及び重合性モノマーを含有するハイドロゲル形成材料や後に除去する支持体形成材料を吐出し、それら材料からなる層を形成する工程である。
前記支持体形成材料は、前記ハイドロゲル形成材料とは異なる位置に付与し、硬化後はハイドロゲル構成部を支えるための支持体となる。本発明においては中空管構造を形成するため、積層時には、その中空上部が当該支持体により支持された状態となる。なお、前記「ハイドロゲル形成材料とは異なる位置」とは、支持体形成材料の付与位置と、ハイドロゲル形成材料の付与位置と、が重ならないことを意味し、支持体形成材料の付与位置と、ハイドロゲル形成材料の付与位置と、が隣接していても構わない。
<< Layer forming process and layer forming means >>
The layer forming step is a step of discharging a hydrogel forming material containing water and a polymerizable monomer and a support forming material to be removed later to form a layer made of these materials.
The support forming material is applied at a position different from that of the hydrogel forming material, and after curing, becomes a support for supporting the hydrogel constituent portion. In the present invention, since the hollow tube structure is formed, the hollow upper portion thereof is in a state of being supported by the support at the time of stacking. The "position different from the hydrogel-forming material" means that the position where the support-forming material is applied and the position where the hydrogel-forming material is applied do not overlap, and the position where the support-forming material is applied and the position where the support-forming material is applied. , The position where the hydrogel forming material is applied may be adjacent to each other.

前記層形成工程としての前記形成材料を付与する方法としては、液滴が適切な精度で目的の場所に塗布できる方式であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ディスペンサー方式、スプレー方式、インクジェット方式などが挙げられる。なお、これらの方式を実施するには公知の装置を好適に使用することができる。 The method of applying the forming material as the layer forming step is not particularly limited as long as the droplets can be applied to a target place with appropriate accuracy, and can be appropriately selected depending on the purpose, for example. , Dispenser method, spray method, inkjet method and the like. A known device can be preferably used to carry out these methods.

これらの中でも、前記ディスペンサー方式は、液滴の定量性に優れるが、塗布面積が狭くなり、前記スプレー方式は、簡便に微細な吐出物を形成でき、塗布面積が広く、塗布性に優れるが、液滴の定量性が悪く、スプレー流による飛散が発生する。このため、本発明においては、前記インクジェット方式が特に好ましい。前記インクジェット方式は、前記スプレー方式に比べ、液滴の定量性が良く、前記ディスペンサー方式に比べ、塗布面積が広くできる利点があり、複雑な立体形状を精度良くかつ効率よく形成し得る点で好ましい。 Among these, the dispenser method is excellent in quantification of droplets, but the coating area is narrow, and the spray method can easily form fine ejected substances, has a wide coating area, and is excellent in coating property. The quantification of droplets is poor, and scattering occurs due to the spray flow. Therefore, in the present invention, the inkjet method is particularly preferable. The inkjet method has an advantage that the quantification of droplets is better than that of the spray method and a large coating area can be obtained as compared with the dispenser method, and is preferable in that a complicated three-dimensional shape can be formed accurately and efficiently. ..

前記インクジェット法による場合、前記形成材料を吐出可能なノズルを有する。なお、該ノズルとしては、公知のインクジェットプリンターにおけるノズルを好適に使用することができる。 In the case of the inkjet method, the nozzle has a nozzle capable of ejecting the forming material. As the nozzle, a nozzle in a known inkjet printer can be preferably used.

−ハイドロゲル形成材料(ハイドロゲル前駆体)−
前記ハイドロゲル形成材料は、水及び重合性モノマーを含有し、鉱物、有機溶媒を含有することが好ましく、更に必要に応じて、重合開始剤、その他の成分を含有する。
前記水、前記鉱物、前記有機溶媒、前記その他の成分としては、前記ハイドロゲル構造体と同様のものを用いることができる。
-Hydrogel forming material (hydrogel precursor)-
The hydrogel-forming material contains water and a polymerizable monomer, preferably contains a mineral and an organic solvent, and further contains a polymerization initiator and other components, if necessary.
As the water, the mineral, the organic solvent, and the other components, the same ones as those of the hydrogel structure can be used.

−−重合性モノマー−−
前記重合性モノマーは、不飽和炭素−炭素結合を1つ以上有する化合物であり、紫外線や電子線等の活性エネルギー線により重合する重合性モノマーが好ましい。
前記重合性モノマーとしては、例えば、単官能モノマー、多官能モノマーなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記多官能モノマーとしては、例えば、2官能モノマー、3官能モノマー、4官能以上のモノマーなどが挙げられる。
--Polymerizable monomer ---
The polymerizable monomer is a compound having one or more unsaturated carbon-carbon bonds, and a polymerizable monomer that is polymerized by active energy rays such as ultraviolet rays and electron beams is preferable.
Examples of the polymerizable monomer include a monofunctional monomer and a polyfunctional monomer. These may be used alone or in combination of two or more.
Examples of the polyfunctional monomer include a bifunctional monomer, a trifunctional monomer, a tetrafunctional or higher functional monomer, and the like.

前記単官能モノマーとしては、不飽和炭素−炭素結合を1つ有する化合物であり、例えば、アクリルアミド、N−置換アクリルアミド誘導体、N,N−ジ置換アクリルアミド誘導体、N−置換メタクリルアミド誘導体、N,N−ジ置換メタクリルアミド誘導体、その他の単官能モノマーなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。 The monofunctional monomer is a compound having one unsaturated carbon-carbon bond, and is, for example, acrylamide, an N-substituted acrylamide derivative, an N, N-di-substituted acrylamide derivative, an N-substituted methacrylamide derivative, N, N. -Di-substituted methacrylamide derivatives, other monofunctional monomers and the like. These may be used alone or in combination of two or more.

前記N−置換アクリルアミド誘導体、N,N−ジ置換アクリルアミド誘導体、N−置換メタクリルアミド誘導体、又はN,N−ジ置換メタクリルアミド誘導体としては、例えば、N,N−ジメチルアクリルアミド(DMAA)、N−イソプロピルアクリルアミドなどが挙げられる。 Examples of the N-substituted acrylamide derivative, N, N-di-substituted acrylamide derivative, N-substituted methacrylamide derivative, or N, N-di-substituted methacrylamide derivative include N, N-dimethylacrylamide (DMAA) and N-. Examples include isopropylacrylamide.

前記その他の単官能モノマーとしては、例えば、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、アクリロイルモルホリン(ACMO)、カプロラクトン変性テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、3−メトキシブチル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、2−フェノキシエチル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、カプロラクトン(メタ)アクリレート、エトキシ化ノニルフェノール(メタ)アクリレート、ウレタン(メタ)アクリレートなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。 Examples of the other monofunctional monomer include 2-ethylhexyl (meth) acrylate, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, acryloylmorpholin (ACMO), and caprolactone-modified tetrahydrofurfuryl (meth). ) Acrylate, isobornyl (meth) acrylate, 3-methoxybutyl (meth) acrylate, tetrahydrofurfuryl (meth) acrylate, lauryl (meth) acrylate, 2-phenoxyethyl (meth) acrylate, isodecyl (meth) acrylate, isooctyl (meth) ) Acrylate, tridecyl (meth) acrylate, caprolactone (meth) acrylate, ethoxylated nonylphenol (meth) acrylate, urethane (meth) acrylate and the like can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.

前記単官能モノマーを重合させることにより、アミド基、アミノ基、水酸基、テトラメチルアンモニウム基、シラノール基、エポキシ基などを有する水溶性ポリマーを得ることができる。 By polymerizing the monofunctional monomer, a water-soluble polymer having an amide group, an amino group, a hydroxyl group, a tetramethylammonium group, a silanol group, an epoxy group and the like can be obtained.

前記アミド基、アミノ基、水酸基、テトラメチルアンモニウム基、シラノール基、エポキシ基等を有する水溶性ポリマーは、血管モデルの強度を保つために有利な構成成分である。 The water-soluble polymer having an amide group, an amino group, a hydroxyl group, a tetramethylammonium group, a silanol group, an epoxy group and the like is an advantageous constituent component for maintaining the strength of the vascular model.

前記2官能モノマーとしては、例えば、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールヒドロキシピバリン酸エステルジ(メタ)アクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステルジ(メタ)アクリレート、1,3−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,9−ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステルジ(メタ)アクリレート、プロポキシ化ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、エトキシ変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール200ジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール400ジ(メタ)アクリレート、メチレンビスアクリルアミドなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。 Examples of the bifunctional monomer include tripropylene glycol di (meth) acrylate, triethylene glycol di (meth) acrylate, tetraethylene glycol di (meth) acrylate, polypropylene glycol di (meth) acrylate, and neopentyl glycol hydroxypivalic acid. Esterdi (meth) acrylate, neopentyl glycol hydroxypivalate di (meth) acrylate, 1,3-butanediol di (meth) acrylate, 1,4-butanediol di (meth) acrylate, 1,6-hexanediol di (Meta) acrylate, 1,9-nonanediol di (meth) acrylate, diethylene glycol di (meth) acrylate, neopentyl glycol di (meth) acrylate, tripropylene glycol di (meth) acrylate, caprolactone-modified neopentyl glycol of hydroxypivalate Estel di (meth) acrylate, propoxylated neopentyl glycol di (meth) acrylate, ethoxy-modified bisphenol A di (meth) acrylate, polyethylene glycol 200 di (meth) acrylate, polyethylene glycol 400 di (meth) acrylate, methylene bisacrylamide, etc. Can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.

前記3官能モノマーとしては、例えば、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、トリアリルイソシアネート、トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレートトリ(メタ)アクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート,プロポキシ化トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、プロポキシ化グリセリルトリ(メタ)アクリレートなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。 Examples of the trifunctional monomer include trimethylolpropane tri (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, triallyl isocyanate, tris (2-hydroxyethyl) isocyanurate tri (meth) acrylate, and ethoxylated trimethylolpropane. Examples thereof include tri (meth) acrylate, propoxylated trimethylolpropane tri (meth) acrylate, and propoxylated glyceryl tri (meth) acrylate. These may be used alone or in combination of two or more.

前記4官能以上のモノマーとしては、例えば、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヒドロキシペンタ(メタ)アクリレート、エトキシ化ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ペンタ(メタ)アクリレートエステル、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレートなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。 Examples of the tetrafunctional or higher functional monomer include pentaerythritol tetra (meth) acrylate, ditrimethylolpropane tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol hydroxypenta (meth) acrylate, ethoxylated pentaerythritol tetra (meth) acrylate, and penta (pentaerythritol tetra (meth) acrylate). Examples thereof include meta) acrylate ester and dipentaerythritol hexa (meth) acrylate. These may be used alone or in combination of two or more.

前記単官能モノマーの含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、ハイドロゲル形成材料全量に対して、1質量%以上10質量%以下が好ましく、1質量%以上5質量%以下がより好ましい。前記含有量が、1質量%以上10質量%以下であると、ハイドロゲル形成材料中の鉱物の分散安定性が保たれ、かつハイドロゲル構造体の延伸性を向上させるという利点がある。前記延伸性とは、ハイドロゲル構造体を引っ張った際に伸び、破断しない特性のことをいう。 The content of the monofunctional monomer is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 1% by mass or more and 10% by mass or less with respect to the total amount of the hydrogel-forming material. More preferably 5% by mass or less. When the content is 1% by mass or more and 10% by mass or less, there is an advantage that the dispersion stability of minerals in the hydrogel-forming material is maintained and the stretchability of the hydrogel structure is improved. The stretchability refers to a property that stretches when the hydrogel structure is pulled and does not break.

前記多官能モノマーの含有量としては、ハイドロゲル形成材料全量に対して、0.001質量%以上1質量%以下が好ましく、0.01質量%以上0.5質量%以下がより好ましい。前記含有量が、0.001質量%以上1質量%以下であると、得られるハイドロゲル構造体の弾性率や硬度を適正な範囲に調整することができる。 The content of the polyfunctional monomer is preferably 0.001% by mass or more and 1% by mass or less, and more preferably 0.01% by mass or more and 0.5% by mass or less, based on the total amount of the hydrogel-forming material. When the content is 0.001% by mass or more and 1% by mass or less, the elastic modulus and hardness of the obtained hydrogel structure can be adjusted within an appropriate range.

前記重合性モノマーの含有量としては、ハイドロゲル形成材料全量に対して、0.5質量%以上20質量%以下が好ましい。前記含有量が、0.5質量%以上20質量%以下であると、ハイドロゲル構造体の強度をより人間の臓器に近い強度にすることができる。 The content of the polymerizable monomer is preferably 0.5% by mass or more and 20% by mass or less with respect to the total amount of the hydrogel-forming material. When the content is 0.5% by mass or more and 20% by mass or less, the strength of the hydrogel structure can be made closer to that of human organs.

−−重合開始剤−−
前記重合開始剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、光重合開始剤、熱重合開始剤などが挙げられる。
前記光重合開始剤としては、光(特に波長220nm〜400nmの紫外線)の照射によりラジカルを生成する任意の物質を用いることができる。
--Polymerization initiator ---
The polymerization initiator is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include a photopolymerization initiator and a thermal polymerization initiator.
As the photopolymerization initiator, any substance that generates radicals by irradiation with light (particularly ultraviolet rays having a wavelength of 220 nm to 400 nm) can be used.

前記光重合開始剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アセトフェノン、2,2−ジエトキシアセトフェノン、p−ジメチルアミノアセトフェノン、ベンゾフェノン、2−クロロベンゾフェノン、p,p’−ジクロロベンゾフェノン、p,p−ビスジエチルアミノベンゾフェノン、ミヒラーケトン、ベンジル、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾイン−n−プロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾイン−n−ブチルエーテル、ベンジルメチルケタール、チオキサントン、2−クロロチオキサントン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−1−オン、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、メチルベンゾイルフォーメート、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、アゾビスイソブチロニトリル、ベンゾイルペルオキシド、ジ−tert−ブチルペルオキシドなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。 The photopolymerization initiator is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, acetophenone, 2,2-diethoxyacetophenone, p-dimethylaminoacetophenone, benzophenone, 2-chlorobenzophenone, p. , P'-dichlorobenzophenone, p, p-bisdiethylaminobenzophenone, Michler ketone, benzyl, benzoin, benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin isopropyl ether, benzoin-n-propyl ether, benzoin isobutyl ether, benzoin-n-butyl ether, Benzylmethyl ketal, thioxanthone, 2-chlorothioxanthone, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-1-one, 1- (4-isopropylphenyl) -2-hydroxy-2-methylpropan-1-one, methyl Examples thereof include benzoylformate, 1-hydroxycyclohexylphenylketone, azobisisobutyronitrile, benzoylperoxide, di-tert-butylperoxide and the like. These may be used alone or in combination of two or more.

前記熱重合開始剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アゾ系開始剤、過酸化物開始剤、過硫酸塩開始剤、レドックス(酸化還元)開始剤などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、過酸化物開始剤が好ましい。 The thermal polymerization initiator is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, an azo-based initiator, a peroxide initiator, a persulfate initiator, a redox (oxidation-reduction) initiator. And so on. These may be used alone or in combination of two or more. Of these, peroxide initiators are preferred.

前記過酸化物開始剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム、ペルオキソ二硫酸ナトリウム、ペルオキソ二硫酸カリウムなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、ペルオキソ二硫酸カリウムが好ましい。 The peroxide initiator is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include potassium persulfate, sodium persulfate, ammonium persulfate, sodium peroxodisulfate and potassium peroxodisulfate. Be done. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, potassium persulfate is preferable.

<<硬化工程、及び硬化手段>>
前記硬化工程は、前記硬化手段において形成されたハイドロゲル形成材料層や支持体形成材料層の所定領域に、活性エネルギー線を照射して硬化させる工程である。
<< Curing process and curing means >>
The curing step is a step of irradiating a predetermined region of the hydrogel-forming material layer or the support-forming material layer formed in the curing means with active energy rays to cure the hydrogel-forming material layer.

前記層を硬化する手段としては、例えば、紫外線(UV)照射ランプ、電子線などが挙げられる。また、オゾンを除去する機構が具備されることが好ましい。
前記紫外線(UV)照射ランプの種類としては、例えば、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライド、紫外線発光ダイオード(UV−LED)などが挙げられる。
前記超高圧水銀灯は、点光源であるが、光学系と組み合わせて光利用効率を高くしたDeepUVタイプは、短波長領域の照射が可能である。
前記メタルハライドは、波長領域が広いため着色物に有効的であり、Pb、Sn、Fe等の金属のハロゲン化物が用いられ、重合開始剤の吸収スペクトルに合わせて選択できる。硬化に用いられるランプとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、Fusion System社製のHランプ、Dランプ、又はVランプ等のような市販されているものを使用することができる。
前記紫外線発光ダイオードの発光波長としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、一般的には365nm、375nm、385nm、395nm、405nmのものがあるが、立体造形物への色の影響を考慮すると、重合開始剤の吸収が大きくなるように、短波長発光の方が有利である。これらの中でも、熱エネルギーの影響を受けやすいハイドロゲルである本発明の立体造形物にも用いる点から、紫外線(UV)照射ランプとして熱の発生が少ない紫外線発光ダイオード(UV−LED)を用いることが好ましい。
Examples of the means for curing the layer include an ultraviolet (UV) irradiation lamp and an electron beam. Further, it is preferable that a mechanism for removing ozone is provided.
Examples of the type of the ultraviolet (UV) irradiation lamp include a high-pressure mercury lamp, an ultra-high-pressure mercury lamp, a metal halide lamp, and an ultraviolet light emitting diode (UV-LED).
The ultra-high pressure mercury lamp is a point light source, but the DeepUV type, which has high light utilization efficiency in combination with an optical system, can irradiate in a short wavelength region.
The metal halide is effective for colored substances because it has a wide wavelength region, and halides of metals such as Pb, Sn, and Fe are used and can be selected according to the absorption spectrum of the polymerization initiator. The lamp used for curing is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, commercially available lamps such as H lamps, D lamps, V lamps manufactured by Fusion Systems, etc. are used. Can be used.
The emission wavelength of the ultraviolet light emitting diode is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Generally, there are 365 nm, 375 nm, 385 nm, 395 nm, and 405 nm, but the wavelength of the ultraviolet light emitting diode can be selected. Considering the influence of color, short wavelength light emission is more advantageous so that the absorption of the polymerization initiator is increased. Among these, an ultraviolet light emitting diode (UV-LED) that generates less heat is used as an ultraviolet (UV) irradiation lamp because it is also used for the three-dimensional model of the present invention, which is a hydrogel that is easily affected by thermal energy. Is preferable.

硬化後のハイドロゲル材料層は、ポリマーと、鉱物と、が複合化して形成された三次元網目構造の中に、水及び前記水に溶解する成分が包含されているハイドロゲルであることが好ましい。前記ハイドロゲルは、伸張性が向上し、破断なく一体で剥離されることができ、造形後の処理が格段に簡略化される。 The cured hydrogel material layer is preferably a hydrogel in which water and a component that dissolves in water are included in a three-dimensional network structure formed by combining a polymer and a mineral. .. The hydrogel has improved extensibility and can be peeled off integrally without breaking, which greatly simplifies the post-modeling process.

−支持体(芯部)形成材料−
前記支持体形成材料(活性エネルギー線硬化型液体組成物)は、本発明のハイドロゲル構造体を支えることが可能な支持体となるものであれば、特に限定されないが、積層後に、中空部内に存在する支持体を除去する観点からは、溶媒に溶解性を示すもの、加熱等により相転移を示し液体になるものなどが好ましい。本発明のハイドロゲル構造体はハイドロゲルであるため、支持体形成材料の除去に際して、水への浸漬は造形物の膨潤を促す場合があり、望ましいものではない。このため、ハイドロゲルを侵さない溶媒への溶解性を示すものが好ましく、また、25℃では固体であるが、50℃では液体となる相変化するものが好ましい。前記支持体形成材料が相変化する材料であると、ハイドロゲル構造体の形成後に、除去が容易となる。
また、本発明のハイドロゲル構造体における中空形状の内部を支持する支持体形成材料(芯部形成材料)と構造体外部を支持する支持体形成材料は同じものでも異なるものでもよい。また中空内部を支持体で満たす必要はなく、支持できる最低限の支持体形状になっていればよく、この場合、支持体で満たす場合よりも除去が効率的に行える。
-Support (core) forming material-
The support forming material (active energy ray-curable liquid composition) is not particularly limited as long as it is a support capable of supporting the hydrogel structure of the present invention, but is formed in the hollow portion after lamination. From the viewpoint of removing the existing support, those exhibiting solubility in a solvent, those exhibiting a phase transition by heating or the like and becoming a liquid, and the like are preferable. Since the hydrogel structure of the present invention is a hydrogel, immersion in water may promote swelling of the modeled object when removing the support forming material, which is not desirable. Therefore, those showing solubility in a solvent that does not attack the hydrogel are preferable, and those having a phase change of being solid at 25 ° C. but becoming liquid at 50 ° C. are preferable. If the support forming material is a material that undergoes a phase change, it can be easily removed after the formation of the hydrogel structure.
Further, the support forming material (core forming material) for supporting the inside of the hollow shape in the hydrogel structure of the present invention and the support forming material for supporting the outside of the structure may be the same or different. Further, it is not necessary to fill the hollow inside with a support, and it is sufficient that the shape of the support is the minimum that can be supported. In this case, the removal can be performed more efficiently than the case where the hollow is filled with the support.

前記支持体形成材料は、重合性モノマーを含み、更に必要に応じて、重合開始剤、着色剤等を含み、これらは、上記のハイドロゲル形成材料と同様のものを用いることができる。
前記相変化する材料としては、例えば、硬化前の状態では液体であり、ハイドロゲルの場合と同様に、紫外線などの活性エネルギー線を照射することで固化することにより、室温(25℃)の環境下では固体状態、60℃環境下では液体となる性質を有するものなどが挙げられる。
The support-forming material contains a polymerizable monomer, and if necessary, a polymerization initiator, a colorant, and the like, and these can be used in the same manner as the above-mentioned hydrogel-forming material.
The phase-changing material is, for example, a liquid in the state before curing, and is solidified by irradiating with active energy rays such as ultraviolet rays as in the case of hydrogel, so that the environment is at room temperature (25 ° C.). Below, those having the property of being in a solid state and being liquid in an environment of 60 ° C. can be mentioned.

一つの実施形態としては、炭素数14以上の直鎖を有する単官能エチレン性不飽和モノマー(A)(以下、「モノマー(A)」とも称することがある)と、重合開始剤(B)と、前記モノマー(A)を溶解できる溶媒(C)とを含むことが好ましく、モノマー(A)を溶解しにくい溶媒(D)をさらに含むことがより好ましい。 In one embodiment, a monofunctional ethylenically unsaturated monomer (A) having a straight chain having 14 or more carbon atoms (hereinafter, also referred to as “monomer (A)”) and a polymerization initiator (B). , It is preferable to contain a solvent (C) capable of dissolving the monomer (A), and it is more preferable to further contain a solvent (D) in which the monomer (A) is difficult to dissolve.

<炭素数14以上の直鎖を有する単官能エチレン性不飽和モノマー(A)>
前記炭素数14以上の直鎖を有する単官能エチレン性不飽和モノマー(A)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ステアリルアクリレート、ドコシルアクリレート等のアクリレート;ステアリルメタクリレート、ドコシルメタクリレート等のメタクリレート;パルミチルアクリルアミド、ステアリルアクリルアミド等のアクリルアミド;ステアリン酸ビニル、ドコシル酸ビニル等のビニルなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、光反応性の点から、アクリレート及びアクリルアミド誘導体が好ましく、溶媒への溶解性の点から、ステアリルアクリレートがより好ましい。
<Monofunctional ethylenically unsaturated monomer (A) having a straight chain with 14 or more carbon atoms>
The monofunctional ethylenically unsaturated monomer (A) having a linear chain having 14 or more carbon atoms is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, acrylates such as stearyl acrylate and docosyl acrylate. Methacrylates such as stearyl methacrylate and docosyl methacrylate; acrylamides such as palmityl acrylamide and stearyl acrylamide; vinyls such as vinyl stearate and vinyl docosylate can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, acrylates and acrylamide derivatives are preferable from the viewpoint of photoreactivity, and stearyl acrylates are more preferable from the viewpoint of solubility in a solvent.

前記モノマー(A)の重合反応としては、ラジカル重合、イオン重合、配位重合、開環重合などが挙げられる。これらの中でも、重合反応の制御の点から、ラジカル重合が好ましい。そのため水素結合能を有するモノマー(A)はエチレン性不飽和モノマーが好ましい。これらの中でも、溶融性の点から、単官能エチレン性不飽和モノマーが好ましい。 Examples of the polymerization reaction of the monomer (A) include radical polymerization, ionic polymerization, coordination polymerization, ring-opening polymerization and the like. Among these, radical polymerization is preferable from the viewpoint of controlling the polymerization reaction. Therefore, the monomer (A) having a hydrogen bonding ability is preferably an ethylenically unsaturated monomer. Among these, a monofunctional ethylenically unsaturated monomer is preferable from the viewpoint of meltability.

<重合開始剤(B)>
前記重合開始剤(B)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、熱重合開始剤、光重合開始剤などが挙げられる。これらの中でも、立体物を造形する場合、光重合開始剤が好ましい。
<Polymerization initiator (B)>
The polymerization initiator (B) is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include a thermal polymerization initiator and a photopolymerization initiator. Among these, a photopolymerization initiator is preferable when forming a three-dimensional object.

前記光重合開始剤としては、光(特に波長220nm以上400nm以下の紫外線)の照射によりラジカルを生成する任意の物質を用いることができる。
前記光重合開始剤としては、例えば、アセトフェノン、2,2−ジエトキシアセトフェノン、p−ジメチルアミノアセトフェノン、ベンゾフェノン、2−クロロベンゾフェノン、p,p’−ジクロロベンゾフェノン、p,p−ビスジエチルアミノベンゾフェノン、ミヒラーケトン、ベンジル、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾイン−n−プロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾイン−n−ブチルエーテル、ベンジルメチルケタール、チオキサントン、2−クロロチオキサントン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−1−オン、1−(4−イソプロピルフェニル)2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、メチルベンゾイルフォーメート、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、アゾビスイソブチロニトリル、ベンゾイルペルオキシド、ジ−tert−ブチルペルオキシドなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。また、紫外線照射装置の紫外線波長に合わせた光重合開始剤を選択することが好ましい。
As the photopolymerization initiator, any substance that generates radicals by irradiation with light (particularly ultraviolet rays having a wavelength of 220 nm or more and 400 nm or less) can be used.
Examples of the photopolymerization initiator include acetophenone, 2,2-diethoxyacetophenone, p-dimethylaminoacetophenone, benzophenone, 2-chlorobenzophenone, p, p'-dichlorobenzophenone, p, p-bisdiethylaminobenzophenone, and Michler ketone. , Phenyl, benzoin, benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin isopropyl ether, benzoin-n-propyl ether, benzoin isobutyl ether, benzoin-n-butyl ether, benzyl methyl ketal, thioxanthone, 2-chlorothioxanthone, 2-hydroxy-2 -Methyl-1-phenyl-1-one, 1- (4-isopropylphenyl) 2-hydroxy-2-methylpropan-1-one, methylbenzoylformate, 1-hydroxycyclohexylphenylketone, azobisisobutyronitrile , Benzoyl peroxide, di-tert-butyl peroxide and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Further, it is preferable to select a photopolymerization initiator that matches the ultraviolet wavelength of the ultraviolet irradiation device.

<モノマー(A)を溶解できる溶媒(C)>
前記溶媒(C)としては、前記モノマー(A)を溶解することができる溶媒であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、ポリマー側鎖の結晶性の著しい低下を防ぐ点から、炭素数6以上の直鎖を有することが好ましい。
<Solvent (C) capable of dissolving monomer (A)>
The solvent (C) is not particularly limited as long as it is a solvent capable of dissolving the monomer (A), and can be appropriately selected depending on the intended purpose, but the crystallinity of the polymer side chain is significantly reduced. From the viewpoint of prevention, it is preferable to have a linear chain having 6 or more carbon atoms.

前記炭素数6以上の直鎖を有する溶媒(C)としては、例えば、酢酸ヘキシル、酢酸オクチル等のエステル;ヘキサノール、デカノール、ドデカノール等のアルコールなどが挙げられる。これらの中でも、硬化物のモデル材に対する支持力を高めるためには、直鎖アルコールが好ましい。ポリマー側鎖の結晶性を維持しつつ、水酸基によって水素結合を構築することができる。更には、第一級炭素に結合したヒドロキシル基が1つ以上ある直鎖アルコールは結晶性の阻害が抑えられるため好ましく、1−ドデカノールがより好ましい。 Examples of the solvent (C) having a straight chain having 6 or more carbon atoms include esters such as hexyl acetate and octyl acetate; alcohols such as hexanol, decanol, and dodecanol. Among these, linear alcohols are preferable in order to increase the bearing capacity of the cured product on the model material. Hydrogen bonds can be constructed by hydroxyl groups while maintaining the crystallinity of the polymer side chains. Further, a linear alcohol having one or more hydroxyl groups bonded to the primary carbon is preferable because the inhibition of crystallinity is suppressed, and 1-dodecanol is more preferable.

<モノマー(A)を溶解しにくい溶媒(D)>
前記溶媒(D)は、造形する支持体の反りを軽減する目的で添加する。モノマーに難溶乃至不溶な溶剤を添加することにより、硬化時に生じる内部応力を分散することができると考えられる。
<Solvent (D) that is difficult to dissolve the monomer (A)>
The solvent (D) is added for the purpose of reducing the warp of the support to be shaped. It is considered that the internal stress generated during curing can be dispersed by adding a poorly soluble or insoluble solvent to the monomer.

前記溶媒(D)は、モノマー(A)を溶解しにくい溶媒であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、モノマー(A)と溶媒(C)と溶媒(D)とを混和したときに、60℃環境下で相溶して液体として存在することが好ましい。さらにポリマー側鎖の結晶性を阻害することなく硬化物内に留まることができ、かつサポート材インクとして粘度を下げることができるポリオールがより好ましい。 The solvent (D) is not particularly limited as long as it is a solvent in which the monomer (A) is difficult to dissolve, and can be appropriately selected depending on the intended purpose. However, the monomer (A), the solvent (C), and the solvent (D) When mixed with, it is preferable that they are compatible with each other in an environment of 60 ° C. and exist as a liquid. Further, a polyol that can stay in the cured product without inhibiting the crystallinity of the polymer side chain and can reduce the viscosity as a support material ink is more preferable.

前記ポリオールとしては、例えば、ポリエチレングリコール(PEG)、ポリプロピレングリコール(PPG)、ポリブチレングリコール、エチレンオキサイド/プロピレンオキサイド共重合体、エチレンオキサイド/ブチレンオキサイド共重合体、ポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTMEG)等に代表されるポリエーテル類、ポリカプロラクトンジオール(PCL)、ポリカーボネートジオール、ポリオール/多塩基酸からなるポリエステルポリオールに代表されるポリエステル類、ひまし油、アクリルポリオールなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、ポリプロピレングリコールが好ましい。
なお、前記共重合体としては、ブロック、ランダム、又はこれらを併用することができる。
Examples of the polyol include polyethylene glycol (PEG), polypropylene glycol (PPG), polybutylene glycol, ethylene oxide / propylene oxide copolymer, ethylene oxide / butylene oxide copolymer, polytetramethylene ether glycol (PTMEG) and the like. Examples thereof include polyethers represented by, polycaprolactone diol (PCL), polycarbonate diol, polyesters represented by polyester polyol composed of polyol / polybasic acid, castor oil, acrylic polyol and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Of these, polypropylene glycol is preferred.
As the copolymer, block, random, or a combination thereof can be used.

前記ポリオールの重合度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、10以上10,000以下が好ましく、100以上5,000以下がより好ましく、1,000以上3,000以下が特に好ましい。前記重合度が、10以上であると、加温しても揮発せず、硬化物内に留まることができる。また、前記重合度が、10,000以下であると、60℃で粘度を過剰に上げることなく、液体に存在することができる。 The degree of polymerization of the polyol is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 10 or more and 10,000 or less, more preferably 100 or more and 5,000 or less, and 1,000 or more and 3. 000 or less is particularly preferable. When the degree of polymerization is 10 or more, it does not volatilize even when heated and can stay in the cured product. Further, when the degree of polymerization is 10,000 or less, it can exist in a liquid at 60 ° C. without excessively increasing the viscosity.

前記モノマー(A)を溶解できる、又は溶解にしくい基準としては、溶媒質量の1質量%のモノマーを溶解できるか否かで判断する。すなわち、前記溶媒(C)は自重の1質量%以上のモノマー(A)を溶解でき、前記溶媒(D)は自重の1質量%以上のモノマー(A)を溶解できない。
前記判断の方法は、溶媒(C)又は溶媒(D)に、1質量%のモノマー(A)を入れて12時間撹拌し、未溶解のモノマーが残存しているか否かで行うことができる。
As a criterion for dissolving the monomer (A) or making it difficult to dissolve, it is determined whether or not a monomer having a mass of 1% by mass of the solvent can be dissolved. That is, the solvent (C) can dissolve the monomer (A) having a weight of 1% by mass or more, and the solvent (D) cannot dissolve the monomer (A) having a weight of 1% by mass or more.
The method for determining the above can be carried out by adding 1% by mass of the monomer (A) to the solvent (C) or the solvent (D) and stirring for 12 hours, depending on whether or not the undissolved monomer remains.

前記支持体形成材料(活性エネルギー線硬化型液体組成物)としては、前記炭素数14以上の直鎖を有する単官能エチレン性不飽和モノマー(A)を20質量%以上70質量%以下含有することが好ましく、30質量%以上60質量%以下含有することがより好ましい。
本発明の活性エネルギー線硬化型液体組成物は、前記重合開始剤(B)を0.5質量%以上10質量%以下含有することが好ましく、3質量%以上6質量%以下含有することがより好ましい。
本発明の活性エネルギー線硬化型液体組成物は、モノマー(A)を溶解できる溶媒(C)を20質量%以上70質量%以下含有することが好ましく、30質量%以上60質量%以下含有することがより好ましい。
The support forming material (active energy ray-curable liquid composition) contains 20% by mass or more and 70% by mass or less of the monofunctional ethylenically unsaturated monomer (A) having a linear chain having 14 or more carbon atoms. Is preferable, and it is more preferable that the content is 30% by mass or more and 60% by mass or less.
The active energy ray-curable liquid composition of the present invention preferably contains the polymerization initiator (B) in an amount of 0.5% by mass or more and 10% by mass or less, and more preferably 3% by mass or more and 6% by mass or less. preferable.
The active energy ray-curable liquid composition of the present invention preferably contains a solvent (C) capable of dissolving the monomer (A) in an amount of 20% by mass or more and 70% by mass or less, and preferably 30% by mass or more and 60% by mass or less. Is more preferable.

本発明の活性エネルギー線硬化型液体組成物は、モノマー(A)を溶解にしくい溶媒(D)を0質量%以上40質量%以下含有することが好ましく、10質量%以上30質量%以下含有することがより好ましい。前記含有量が、0質量%以上40質量%以下であると、前記支持体形成材料が形状を保持しつつ、反りを軽減できる。上記の範囲を超えると、ハイドロゲル構造体の自重や造形時に加わる外力で、前記支持体形成材料が変形してしまう傾向にある。 The active energy ray-curable liquid composition of the present invention preferably contains a solvent (D) that is difficult to dissolve the monomer (A) in an amount of 0% by mass or more and 40% by mass or less, and preferably contains 10% by mass or more and 30% by mass or less. Is more preferable. When the content is 0% by mass or more and 40% by mass or less, the support forming material can maintain its shape and reduce warpage. If it exceeds the above range, the support forming material tends to be deformed by the weight of the hydrogel structure or an external force applied at the time of molding.

また、前記モノマー(A)の質量をWa、前記溶媒(C)の質量をWc、前記溶媒(D)の質量をWdとしたとき、60<[(Wc+Wd)/(Wa+Wc+Wd)]<75の関係が成立すると、十分な圧縮応力を確保しつつ、反りを抑えることができる。 Further, when the mass of the monomer (A) is Wa, the mass of the solvent (C) is Wc, and the mass of the solvent (D) is Wd, the relationship of 60 <[(Wc + Wd) / (Wa + Wc + Wd)] <75. When is satisfied, warpage can be suppressed while ensuring sufficient compressive stress.

液状の前記支持体形成材料から硬化物を得るには、例えば、紫外線照射装置により、200mJ/cm以上の紫外線露光量を照射して硬化することが好ましい。前記紫外線照射装置としては、ハイドロゲル構造体を硬化させるものと同じものを使用することもできる。 In order to obtain a cured product from the liquid support forming material, for example, it is preferable to irradiate an ultraviolet exposure amount of 200 mJ / cm 2 or more with an ultraviolet irradiation device to cure the cured product. As the ultraviolet irradiation device, the same device that cures the hydrogel structure can also be used.

造形開始から終了まで、造形空間が温度や湿度が制御されているとことが好ましい。造形物が吸湿又は乾燥を起こしたり、前駆体が固化することを抑えるためである。具体的には、温度25℃以下、湿度は狙いの±5%RHに収まること、さらには95%±5%RHであることが好ましい。 It is preferable that the temperature and humidity of the modeling space are controlled from the start to the end of modeling. This is to prevent the modeled object from absorbing moisture or drying, and to prevent the precursor from solidifying. Specifically, it is preferable that the temperature is 25 ° C. or lower, the humidity is within the target ± 5% RH, and the humidity is 95% ± 5% RH.

また、造形中は紫外線照射装置から放出される紫外線が外部に放出されないように周りを遮蔽する必要がある。遮蔽は全光を遮蔽する構造体でも構わないし、紫外光を選択的に遮蔽してもよい。 In addition, it is necessary to shield the surroundings so that the ultraviolet rays emitted from the ultraviolet irradiation device are not emitted to the outside during modeling. The shielding may be a structure that shields all light, or may selectively block ultraviolet light.

前記モノマー(A)が、前記重合開始剤(B)を含み、紫外線を照射してポリマーとなる際に、溶媒(C)はポリマーに保持される。前記ポリマー(A)は、25℃環境下で炭素鎖が配列することにより固体となる。前記溶媒(C)が、前記ポリマー(A)に保持されると、結晶化による収縮や反りを抑える効果がある。また、炭素数6以上の直鎖を有する溶媒(C)が硬化性の面から好ましい。
また、前記モノマー(A)を溶解できる溶媒(C)が、前記重合開始剤(B)と反応しない非反応性化合物であることが好ましい。
前記モノマー(A)を溶解できる溶媒(C)とは、本発明においては、モノマー(A)が溶媒(C)に溶け込んで均一な液体となるような溶媒をいう。
前記非反応性化合物とは、本発明においては、紫外線を照射しても、化学的な反応をしない化合物をいう。
前記溶媒(C)が、非反応性であると、光重合開始剤で化学的な反応をすることがなく、モノマーの重合反応やポリマー側鎖の結晶化を阻害することがないため好ましい。
When the monomer (A) contains the polymerization initiator (B) and is irradiated with ultraviolet rays to become a polymer, the solvent (C) is retained by the polymer. The polymer (A) becomes a solid by arranging carbon chains in an environment of 25 ° C. When the solvent (C) is retained in the polymer (A), it has an effect of suppressing shrinkage and warpage due to crystallization. Further, a solvent (C) having a straight chain having 6 or more carbon atoms is preferable from the viewpoint of curability.
Further, it is preferable that the solvent (C) capable of dissolving the monomer (A) is a non-reactive compound that does not react with the polymerization initiator (B).
In the present invention, the solvent (C) capable of dissolving the monomer (A) means a solvent in which the monomer (A) dissolves in the solvent (C) to form a uniform liquid.
In the present invention, the non-reactive compound refers to a compound that does not chemically react even when irradiated with ultraviolet rays.
When the solvent (C) is non-reactive, it is preferable because it does not chemically react with the photopolymerization initiator and does not inhibit the polymerization reaction of the monomer or the crystallization of the polymer side chain.

−表面張力−
本発明における支持体形成材料の表面張力としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、25℃において、20mN/m以上45mN/m以下が好ましく、25mN/m以上34mN/m以下がより好ましい。前記表面張力が、20mN/m以上であると、造形の際に吐出が安定し、吐出方向が曲がるとか、吐出しないということがなく、45mN/m以下であると、造形用の吐出ノズル等に液体を充填する際に、完全に充填することができる。なお、前記表面張力は、例えば、表面張力計(自動接触角計DM−701、協和界面科学株式会社製)などを用いて測定することができる。
-Surface tension-
The surface tension of the support forming material in the present invention is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. However, at 25 ° C., it is preferably 20 mN / m or more and 45 mN / m or less, and 25 mN / m or more and 34 mN. / M or less is more preferable. When the surface tension is 20 mN / m or more, the discharge is stable during modeling, and the discharge direction does not bend or does not discharge. When the surface tension is 45 mN / m or less, the discharge nozzle for modeling or the like When filling the liquid, it can be completely filled. The surface tension can be measured using, for example, a surface tension meter (automatic contact angle meter DM-701, manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.).

−粘度−
本発明における支持体形成材料の粘度としては、25℃において、1,000mPa・s以下が好ましく、300mPa・s以下がより好ましく、100mPa・s以下がさらに好ましく、3mPa・s以上20mPa・s以下が特に好ましく、6mPa・s以上12mPa・s以下が最も好ましい。前記粘度が、1,000mPa・sを超えると、ヘッドを昇温しても吐出しないことがある。なお、前記粘度は、例えば、回転粘度計(VISCOMATE VM−150III、東機産業株式会社製)などを用いて25℃の環境下で測定することができる。
-Viscosity-
The viscosity of the support forming material in the present invention is preferably 1,000 mPa · s or less, more preferably 300 mPa · s or less, further preferably 100 mPa · s or less, and 3 mPa · s or more and 20 mPa · s or less at 25 ° C. It is particularly preferable, and 6 mPa · s or more and 12 mPa · s or less is most preferable. If the viscosity exceeds 1,000 mPa · s, the head may not be discharged even if the temperature is raised. The viscosity can be measured in an environment of 25 ° C. using, for example, a rotational viscometer (VISCOMATE VM-150III, manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.).

<<<除去工程、及び除去手段>>>
前記除去工程は、前記柱状芯部を含む支持体を除去する工程である。
前記柱状芯部の除去としては、熱により液状化する、前記管状部に対し不溶性の溶剤を用いるなどが挙げられる。なお、前記不溶性とは、例えば、30℃の水100gに前記管状部を1g混合して撹拌したとき、その90質量%以上が溶解しないものを意味する。
<<< Removal process and removal means >>>
The removing step is a step of removing the support including the columnar core portion.
Examples of the removal of the columnar core portion include liquefaction by heat and the use of an insoluble solvent for the tubular portion. The term "insoluble" means that, for example, when 1 g of the tubular portion is mixed with 100 g of water at 30 ° C. and stirred, 90% by mass or more thereof is not dissolved.

<<その他の工程及びその他の手段>>
前記その他の工程としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、層平滑化工程、剥離工程、吐出安定化工程、造形体の清浄工程、造形体の研磨工程などが挙げられる。
<< Other processes and other means >>
The other steps are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, a layer smoothing step, a peeling step, a discharge stabilization step, a molding body cleaning step, a molding body polishing step, and the like. Can be mentioned.

(立体造形物の製造方法、及び立体造形物の製造装置)
本発明の立体造形物の製造方法は、本発明の活性エネルギー線硬化型液体組成物を用いて立体造形物を製造し、更に必要に応じてその他の工程を含む。
また、本発明の立体造形物の製造方法は、活性エネルギー線硬化型液体組成物の層を積層して立体造形物を製造する方法であって、本発明の活性エネルギー線硬化型液体組成物の硬化物がサポート部となるように積層造形し、積層造形後には加温により前記サポート部を除去し、更に必要に応じてその他の工程を含む。
さらに、本発明の立体造形物の製造装置は、活性エネルギー線硬化型液体組成物が収容された容器と、前記活性エネルギー線硬化型液体組成物を吐出するための吐出手段と、前記吐出手段により吐出された前記活性エネルギー線硬化型液体組成物を硬化するための硬化手段と、を有し、更に必要に応じてその他の手段を有する。
(Manufacturing method of three-dimensional model and equipment for manufacturing three-dimensional model)
The method for producing a three-dimensional object of the present invention comprises producing a three-dimensional object using the active energy ray-curable liquid composition of the present invention, and further includes other steps as necessary.
Further, the method for producing a three-dimensional model of the present invention is a method of laminating layers of an active energy ray-curable liquid composition to produce a three-dimensional model, wherein the active energy ray-curable liquid composition of the present invention is produced. Laminated molding is performed so that the cured product serves as a support portion, and after the laminated molding, the support portion is removed by heating, and if necessary, other steps are included.
Further, the apparatus for producing a three-dimensional model of the present invention comprises a container containing an active energy ray-curable liquid composition, a discharge means for discharging the active energy ray-curable liquid composition, and the discharge means. It has a curing means for curing the discharged active energy ray-curable liquid composition, and further has other means as needed.

前記活性エネルギー線硬化型液体組成物は、本願発明の活性エネルギー線硬化型液体組成物(ハイドロゲル構造体の製造方法における層形成工程において用いられる支持体形成材料)と同様のものを用いることができる。 As the active energy ray-curable liquid composition, the same one as the active energy ray-curable liquid composition of the present invention (support forming material used in the layer forming step in the method for producing a hydrogel structure) may be used. can.

また、前記立体造形物の製造方法としては、活性エネルギー線硬化型液体組成物の硬化物がサポート部となり、本発明のハイドロゲル構造体がモデル部となるように積層造形することが好ましい。 Further, as a method for producing the three-dimensional model, it is preferable to perform laminated modeling so that the cured product of the active energy ray-curable liquid composition serves as a support portion and the hydrogel structure of the present invention serves as a model portion.

前記活性エネルギー線硬化型組成物が収容された容器としては、インクカートリッジやインクボトルとして使用することができ、これにより、インク搬送やインク交換等の作業において、インクに直接触れる必要がなくなり、手指や着衣の汚れを防ぐことができる。また、インクへのごみ等の異物の混入を防止することができる。また、容器それ自体の形状や大きさ、材質等は、用途や使い方に適したものとすればよく、特に限定されないが、その材質は光を透過しない遮光性材料であるか、または容器が遮光性シート等で覆われていることが好ましい。 The container containing the active energy ray-curable composition can be used as an ink cartridge or an ink bottle, so that it is not necessary to directly touch the ink in operations such as ink transfer and ink replacement, and the fingers do not need to touch the ink directly. And clothes can be prevented from getting dirty. In addition, it is possible to prevent foreign substances such as dust from being mixed into the ink. The shape, size, material, etc. of the container itself may be suitable for the intended use and usage, and is not particularly limited, but the material is a light-shielding material that does not transmit light, or the container blocks light. It is preferable that it is covered with a sex sheet or the like.

図4は、本発明のハイドロゲル構造体の製造方法に用いられる立体造形装置を用いた造形体製造工程の一例を示す概略図である。
立体造形装置10は、矢印A、Bいずれの方向にも移動可能なインクジェットヘッド(形成材料吐出手段、吐出手段)を配列したヘッドユニットを用いて、造形物支持基板14上に、ヘッドユニット12からハイドロゲル形成材料を、ヘッドユニット11から支持体形成材料を噴射し、隣接したUV照射機(硬化手段)13によりハイドロゲル形成材料を硬化しながら積層する。
即ち、支持体形成材料(サポート材)をヘッドユニット12から噴射し固化させて溜部を有する第1の支持体層を形成し、その第1の支持体層の溜部にハイドロゲル形成材料をヘッドユニット11から噴射し、そのハイドロゲル形成材料にUV光を照射して硬化させ、更に平滑化部材16を用いて平滑化を行い、第1の造形物層を形成する。
FIG. 4 is a schematic view showing an example of a modeled body manufacturing process using a three-dimensional modeling apparatus used in the method for manufacturing a hydrogel structure of the present invention.
The three-dimensional modeling apparatus 10 uses a head unit in which inkjet heads (forming material ejection means, ejection means) that can move in any of the directions of arrows A and B are arranged on the modeled object support substrate 14 from the head unit 12. The hydrogel forming material is jetted from the head unit 11 to form a support, and the hydrogel forming material is laminated while being cured by an adjacent UV irradiator (curing means) 13.
That is, the support forming material (support material) is injected from the head unit 12 and solidified to form a first support layer having a reservoir, and the hydrogel forming material is applied to the reservoir of the first support layer. The hydrogel-forming material is jetted from the head unit 11 and cured by irradiating the hydrogel-forming material with UV light, and further smoothed using the smoothing member 16 to form a first modeled object layer.

次いで、前記第1の支持体層の上に支持体形成材料を噴射し固化させて溜部を有する第2の支持体層を積層し、その第2の支持体層の溜部にハイドロゲル形成材料を噴射し、UV光を照射して第1の造形物層の上に第2の造形物層を積層し、更に平滑化を行い、造形体17を製作する。
ローラー形状の平滑化部材を使用する場合、操作方向に対して、ローラーを逆転させる方向で回転させると平滑化の効果がより有効に発揮される。
Next, a support forming material is sprayed onto the first support layer and solidified to laminate a second support layer having a reservoir, and hydrogel is formed on the reservoir of the second support layer. A material is jetted, UV light is irradiated, and a second modeled object layer is laminated on the first modeled object layer, and further smoothed to produce a modeled body 17.
When a roller-shaped smoothing member is used, the smoothing effect is more effectively exhibited by rotating the roller in the direction opposite to the operation direction.

更に、ヘッドユニット11、ヘッドユニット12、及びUV照射機13と、造形体17及び支持体18とのギャップを一定に保つため、積層回数に合わせて、ステージ15を下げながら積層する。 Further, in order to keep the gap between the head unit 11, the head unit 12, and the UV irradiator 13 and the modeled body 17 and the support 18 constant, the stages 15 are laminated while being lowered according to the number of times of lamination.

また、立体造形装置10としては、形成材料の回収、リサイクル機構などを付加することも可能である。ノズル面に付着した形成材料を除去するブレードや不吐出ノズルの検出機構を具備していてもよい。更に造形時の装置内環境温度を制御することも好ましい。 Further, as the three-dimensional modeling apparatus 10, it is also possible to add a mechanism for collecting the forming material, a recycling mechanism, and the like. It may be provided with a blade for removing the forming material adhering to the nozzle surface or a detection mechanism for a non-ejection nozzle. It is also preferable to control the environmental temperature inside the device during modeling.

上述の装置を用いると、患者個人の治療部位の状態に合わせて、組成分布及び形状制御を行うことができ、患者固有の形状、物性の分布を持たせた血管モデルや臓器モデルを形成することができる。 By using the above-mentioned device, it is possible to control the composition distribution and shape according to the condition of the treatment site of the individual patient, and to form a blood vessel model or an organ model having a patient-specific shape and physical property distribution. Can be done.

例えば、被治療者(患者)の個人データを用い、カテーテル治療対象となる患部の血管形状を有することは勿論、必要に応じて血管の硬度分布(組成分布)を設けることができる。この場合も患者個人のデータを基に作製する。 For example, using the personal data of the person to be treated (patient), it is possible to have the shape of the blood vessel of the affected part to be catheterized and to provide the hardness distribution (composition distribution) of the blood vessel as needed. In this case as well, it is created based on individual patient data.

組成分布を与える方法としては、ハイドロゲルに含有される溶媒の量を調整することが挙げられる。これは、前記インクジェットを用いた方式で複数の組成をそれぞれのインクジェットヘッドより吐出する機構の装置を用いることで実現できる。 As a method of giving the composition distribution, the amount of the solvent contained in the hydrogel can be adjusted. This can be realized by using a device having a mechanism for ejecting a plurality of compositions from each inkjet head by the method using the inkjet.

第一の液体として、ハイドロゲル形成材料(以下、「A液」とも称することがある)を用い、第一ヘッドから吐出する。また、第二の液体として、ハイドロゲル形成材料を希釈可能な溶媒、主に水及び水に可溶な溶媒からなる液体(以下、「B液」とも称することがある)を用い、第二ヘッドから吐出する。更に血管モデルの中空管を形成する場合などに用いられる支持体形成材料を第三の液体として用い、第三ヘッドから吐出する。
前記A液、及び前記B液は、各インクジェットヘッドより所定量印字され、同じ箇所に滴下される液体の量比を精密にコントロールすることが可能である。
A hydrogel-forming material (hereinafter, also referred to as "Liquid A") is used as the first liquid, and the liquid is discharged from the first head. Further, as the second liquid, a solvent obtained by diluting the hydrogel forming material, mainly water and a liquid composed of a solvent soluble in water (hereinafter, also referred to as “B liquid”) is used, and the second head is used. Discharge from. Further, a support forming material used for forming a hollow tube of a blood vessel model is used as a third liquid and discharged from a third head.
A predetermined amount of the liquid A and the liquid B is printed from each inkjet head, and the amount ratio of the liquids dropped on the same location can be precisely controlled.

以下、本発明のハイドロゲル構造体の製造方法の具体的な実施形態について説明する。
硬度、圧縮応力や弾性率の異なるハイドロゲル構造体を得る方法を更に詳細に記載する。
まず、三次元CADで設計された三次元形状あるいは三次元スキャナやディジタイザで取り込んだ三次元形状のサーフェイスデータあるいはソリッドデータを、STLフォーマットに変換して積層造形装置に入力する。
Hereinafter, specific embodiments of the method for producing a hydrogel structure of the present invention will be described.
A method for obtaining hydrogel structures having different hardness, compressive stress and elastic modulus will be described in more detail.
First, the surface data or solid data of the three-dimensional shape designed by the three-dimensional CAD or the three-dimensional shape captured by the three-dimensional scanner or digitizer is converted into the STL format and input to the laminated modeling apparatus.

次に、三次元形状の圧縮応力分布の測定を行う。手法としては、特に制限はないが、例えば、MR Elastography(以下、MRE)を用いることで三次元形状の圧縮応力分布データを得て、このデータを積層造形装置に入力する。入力された圧縮応力データに基づいて、三次元形状のデータに対応する位置に吐出するA液とB液の混合比を決定する。 Next, the compressive stress distribution of the three-dimensional shape is measured. The method is not particularly limited, but for example, by using MR Elastography (hereinafter, MRE), compressive stress distribution data having a three-dimensional shape is obtained, and this data is input to the laminated modeling apparatus. Based on the input compressive stress data, the mixing ratio of the liquid A and the liquid B to be discharged at the position corresponding to the three-dimensional shape data is determined.

この入力されたデータに基づいて、造形しようとする三次元形状の造形方向を決める。造形方向は特に制約ないが、通常はZ方向(高さ方向)が最も低くなる方向を選ぶ。
造形方向を確定したら、その三次元形状のX−Y面、X−Z面、Y−Z面への投影面積を求める。得られたブロック形状を一層の厚みでZ方向に輪切り(スライス)にする。一層の厚みは使う材料によるが、通常は20μm以上60μm以下である。造形しようとする造形物が1個の場合はこのブロック形状がZステージ(一層造形毎に一層分ずつ下降する造形物をのせるテーブル)の真中に来るように配置される。また、複数個同時に造形する場合はブロック形状がZステージに配置されるが、ブロック形状を積み重ねることも可能である。これらブロック形状化や輪切りデータ(スライスデータ:等高線データ)やZステージへの配置は、使用材料を指定すれば自動的に作成することも可能である。
Based on this input data, the modeling direction of the three-dimensional shape to be modeled is determined. The modeling direction is not particularly limited, but usually the direction in which the Z direction (height direction) is the lowest is selected.
After determining the modeling direction, the projected area of the three-dimensional shape on the XY plane, the XY plane, and the YY plane is obtained. The obtained block shape is sliced in the Z direction with a single layer thickness. The thickness of the layer depends on the material used, but is usually 20 μm or more and 60 μm or less. When there is only one modeled object to be modeled, this block shape is arranged so as to come to the center of the Z stage (a table on which the modeled object descends by one layer for each layer modeling). Further, when a plurality of block shapes are formed at the same time, the block shapes are arranged on the Z stage, but it is also possible to stack the block shapes. These block shaping, round slice data (slice data: contour line data), and arrangement on the Z stage can be automatically created by specifying the material to be used.

次に、造形工程を実施する。図5は、本発明のハイドロゲル構造体の製造方法に用いられる立体造形装置の一例を示す概略図である。図6は、液滴吐出方式により第一の液体と第二の液体とを混合する一例を示す概略図である。異なるヘッドαとβ(図5)を双方向に動かして、A液とB液を所定領域に所定量比で吐出し、ドットを形成する。その際、図6のようにドットにおいてA液とB液を混合し、所定の混合比にすることが可能である。さらに、連続したドットを形成することで、所定の混合比が所定の領域にあるA液及びB液の混合液膜を作製することができる。そしてA液及びB液の混合液膜に紫外線(UV)光を照射することで硬化して、図5のように所定の領域に所定の混合比を有するハイドロゲル膜(層)を形成することができる。 Next, the modeling process is carried out. FIG. 5 is a schematic view showing an example of a three-dimensional modeling apparatus used in the method for producing a hydrogel structure of the present invention. FIG. 6 is a schematic view showing an example of mixing the first liquid and the second liquid by the droplet ejection method. The different heads α and β (FIG. 5) are moved in both directions to discharge the liquid A and the liquid B into a predetermined region at a predetermined ratio to form dots. At that time, as shown in FIG. 6, it is possible to mix the liquid A and the liquid B at the dots to obtain a predetermined mixing ratio. Further, by forming continuous dots, a mixed liquid film of liquid A and liquid B having a predetermined mixing ratio in a predetermined region can be produced. Then, the mixed liquid film of the liquid A and the liquid B is cured by irradiating it with ultraviolet (UV) light to form a hydrogel film (layer) having a predetermined mixing ratio in a predetermined region as shown in FIG. Can be done.

ハイドロゲル膜(層)を一層形成した後に、前記ステージ(図5)が一層分の高さだけ下降する。再度、ハイドロゲル膜上に連続したドットを形成することで、所定の混合比が所定の領域にあるA液及びB液の混合液膜を作製する。A液及びB液の混合液膜に紫外(UV)光を照射することで硬化して、ハイドロゲル膜を形成する。これらの積層を繰り返すことで立体造形が可能となる。 After forming one layer of the hydrogel film (layer), the stage (FIG. 5) descends by the height of one layer. By forming continuous dots on the hydrogel film again, a mixed liquid film of liquid A and liquid B having a predetermined mixing ratio in a predetermined region is produced. The mixed liquid film of the liquid A and the liquid B is cured by irradiating it with ultraviolet (UV) light to form a hydrogel film. By repeating these laminations, three-dimensional modeling becomes possible.

このように立体造形したハイドロゲル構造体は、図5の液膜を立体化したハイドロゲル内にて異なるA液及びB液の混合比を有し、連続的に弾性率を変えることができる。各断層毎に配合比パターンを調整することにより、部分的に任意の物理特性を持つハイドロゲル構造体を得ることができる。 The hydrogel structure thus three-dimensionally shaped has different mixing ratios of the liquid A and the liquid B in the hydrogel in which the liquid film of FIG. 5 is three-dimensionalized, and the elastic modulus can be continuously changed. By adjusting the compounding ratio pattern for each fault, it is possible to partially obtain a hydrogel structure having arbitrary physical characteristics.

また、ハイドロゲル形成材料を噴射するインクジェットヘッドに紫外(UV)光照射機を隣接させることにより、平滑処理に要する時間を省くことができ、高速造形が可能である。 Further, by placing an ultraviolet (UV) light irradiator adjacent to the inkjet head that injects the hydrogel forming material, the time required for the smoothing process can be saved, and high-speed modeling is possible.

本発明で使用するハイドロゲル構造体は、ハイドロゲル形成材料と希釈液を組み合わせることにより、同一の材料を用いながら、組成比を変えることにより、硬度を任意に可変することができる。このため、インクジェット方式により造形の際、インクジェットヘッドを複数用い、両者の比率を変えることで、個人データに沿った血管の硬度分布を容易に設けることが可能である。 The hardness of the hydrogel structure used in the present invention can be arbitrarily changed by combining a hydrogel-forming material and a diluent and changing the composition ratio while using the same material. Therefore, it is possible to easily provide the hardness distribution of blood vessels according to personal data by using a plurality of inkjet heads and changing the ratio of the two when modeling by the inkjet method.

前記ハイドロゲルは、水を多量に含む構成で人体の組成に極めて近く、質感も非常に近いものである。これを3Dプリントと組み合わせることは、血管モデルを形成する際には非常に有用なことである。 The hydrogel has a structure containing a large amount of water and is extremely close to the composition of the human body and has a texture very close to that of the human body. Combining this with 3D printing is very useful in forming a vascular model.

本発明のハイドロゲル構造体、血管モデル、及び臓器モデルは、3Dプリント技術により作製することができるため、患者の患部データに基づき、この形状、物性を再現したモデルを形成することが可能である。このため、難手術前のシミュレーションに有用に用いることができる。
例えば、従来の手術(瘤部へのステント挿入)においては、X線画像から瘤部の形状を読み取り、適切な形状と思われるステントを術中に選択して、これを用いていた。しかし、これは医師(術者)の経験により行われるものであり、判断に時間がかかる場合や、最適なものを選択できなかったケースは多々あった。
瘤部の形状や物性に応じて、どの様な形状の部材(ステントなど)を選択すべきであるかという課題に関しては、術前に検討しておくことで、手術の成功率が高まることが期待できる。
Since the hydrogel structure, blood vessel model, and organ model of the present invention can be produced by 3D printing technology, it is possible to form a model that reproduces this shape and physical properties based on the affected area data of the patient. .. Therefore, it can be usefully used for simulation before difficult surgery.
For example, in conventional surgery (stent insertion into aneurysm), the shape of the aneurysm is read from an X-ray image, and a stent that seems to have an appropriate shape is selected intraoperatively and used. However, this is done based on the experience of the doctor (operator), and there were many cases where it took time to make a decision or the optimum one could not be selected.
Regarding the issue of what shape of member (stent, etc.) should be selected according to the shape and physical properties of the aneurysm, it is possible to increase the success rate of surgery by considering it before surgery. You can expect it.

本発明においては、本発明の技術を応用した別の形態の血管モデル、及び臓器モデルも開示される。
本発明のハイドロゲル構造体は、内径が1.0mm以下の中空管構造を有することにある。この構造を造形可能にするためには、前述の通り、支持体形成材料を用いて中空管構造を形成する。前記支持体形成材料としては、熱により液状に相変化する固体材料を用いることが有効であるが、この技術を応用することができる。
The present invention also discloses another form of blood vessel model and organ model to which the technique of the present invention is applied.
The hydrogel structure of the present invention has a hollow tube structure having an inner diameter of 1.0 mm or less. In order to make this structure formable, as described above, a hollow tube structure is formed using a support forming material. As the support forming material, it is effective to use a solid material whose phase changes to a liquid by heat, but this technique can be applied.

前記中空構造を有する血管モデル、及び臓器モデルを造形する際に、中空構造内部を埋める支持体材料を除去せずに造形を完了する。これにより、中空構造は維持されたまま、相変化型の支持体材料が残存した血管モデル、及び臓器モデルが完成する。ここで使用する支持体材料は、色材を含有すること等により、血液を模した赤色に着色されることが好ましい。
前記血管モデル、及び前記臓器モデルとしては、本発明のハイドロゲル構造体の製造方法の第二の態様により得ることができる。
When modeling the blood vessel model and the organ model having the hollow structure, the modeling is completed without removing the support material that fills the inside of the hollow structure. As a result, the blood vessel model and the organ model in which the phase-changing support material remains while maintaining the hollow structure are completed. The support material used here is preferably colored red to imitate blood by containing a coloring material or the like.
The blood vessel model and the organ model can be obtained by the second aspect of the method for producing a hydrogel structure of the present invention.

前記血管モデル、及び前記臓器モデルは、超音波メス、電気メスなどの手術デバイスの手技トレーニングに使用することができる。具体的には、臓器モデル内に配置された血管付近の切開を行うトレーニングにおいて、誤って血管に損傷を与えた場合、出血するモデルとして使用でき、非常に有用である。 The blood vessel model and the organ model can be used for surgical training of surgical devices such as ultrasonic scalpels and electric scalpels. Specifically, in training for making an incision near a blood vessel placed in an organ model, it can be used as a model for bleeding when a blood vessel is accidentally damaged, which is very useful.

以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。
なお、構造体の内径は、以下のようにして測定した。
Hereinafter, examples of the present invention will be described, but the present invention is not limited to these examples.
The inner diameter of the structure was measured as follows.

(構造体の内径)
前記構造体の内径は、ワンショット3D形状測定器(株式会社キーエンス製)にて測定した。
測定の確からしさを求めるため、事前にいくつかのサンプルを測定し、これらサンプルの断面を切り出し、ノギスによる測定も行ない、同等の値であることを確認した。
以下の実施例では、非破壊でワンショット3D形状測定器による測定を行った。
(Inner diameter of structure)
The inner diameter of the structure was measured with a one-shot 3D shape measuring instrument (manufactured by KEYENCE CORPORATION).
In order to determine the accuracy of the measurement, several samples were measured in advance, cross sections of these samples were cut out, and measurements were performed with calipers to confirm that the values were equivalent.
In the following examples, non-destructive measurement was performed with a one-shot 3D shape measuring instrument.

(ハイドロゲル形成材料の調製例1)
<ハイドロゲル形成材料Aの調製>
減圧脱気を30分間実施したイオン交換水(以下、「純水」とも称することがある)120.0質量部を撹拌させながら、層状粘土鉱物として[Mg5.34Li0.66Si20(OH)]Na 0.66の組成を有する合成ヘクトライト(ラポナイトXLG、RockWood社製)12.0質量部を少しずつ添加して撹拌した。更に、エチドロン酸(東京化成工業株式会社製)0.6質量部を加えて撹拌して分散液を作製した。
得られた分散液に、重合性モノマーとして、活性アルミナのカラムを通過させ重合禁止剤を除去したアクリロイルモルホリン(KJケミカルズ株式会社製)44.0質量部、メチレンビスアクリルアミド(東京化成工業株式会社製)0.4質量部を添加した。
更に、グリセリン(阪本薬品工業株式会社製)20.0質量、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン(東京化成工業株式会社製)0.8質量部、サーフロンS−243(AGCセイミケミカル株式会社製)0.6質量部、Irgacure184(BASF社製、4質量%メタノール溶液)1.2質量部を添加して混合し、ハイドロゲル形成材料A(インクA)を調製した。
(Preparation Example 1 of Hydrogel Forming Material)
<Preparation of hydrogel forming material A>
While stirring 120.0 parts by mass of ion-exchanged water (hereinafter, also referred to as “pure water”) that was degassed under reduced pressure for 30 minutes, as a layered clay mineral [Mg 5.34 Li 0.66 Si 8 O 20 (OH) 4] Na - 0.66 synthetic hectorite having a composition of (laponite XLG, manufactured by RockWood Ltd.) 12.0 parts by mass was added and stirred slightly. Further, 0.6 parts by mass of etidronic acid (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was added and stirred to prepare a dispersion.
44.0 parts by mass of acryloyl morpholine (manufactured by KJ Chemicals Co., Ltd.) and methylenebisacrylamide (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) from which the polymerization inhibitor was removed by passing the obtained dispersion through a column of activated alumina as a polymerizable monomer ) 0.4 parts by mass was added.
Furthermore, glycerin (manufactured by Sakamoto Yakuhin Kogyo Co., Ltd.) 20.0 mass, N, N, N', N'-tetramethylethylenediamine (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.) 0.8 parts by mass, Surflon S-243 (AGC Seimi) 0.6 parts by mass of Chemical Co., Ltd. and 1.2 parts by mass of Irgacure 184 (4% by mass methanol solution manufactured by BASF) were added and mixed to prepare a hydrogel forming material A (ink A).

(ハイドロゲル形成材料の調製例2〜4)
<ハイドロゲル形成材料B〜Dの調製>
ハイドロゲル形成材料の調製例1において、下記表1に示す組成に変更した以外は、ハイドロゲル形成材料の調製例1と同様にして、ハイドロゲル形成材料B〜Dを調製した。
(Preparation Examples 2 to 4 of Hydrogel Forming Material)
<Preparation of hydrogel forming materials B to D>
Hydrogel-forming materials B to D were prepared in the same manner as in Preparation Example 1 of the hydrogel-forming material, except that the composition was changed to the composition shown in Table 1 below in Preparation Example 1 of the hydrogel-forming material.

(ハイドロゲル形成材料の調製例5)
<ゲル形成材料Eの調製>
平均重合度約2,000、けん化度89モル%のポリビニルアルコールを、0.9質量%NaCl含有水に溶解させた。この際、ポリビニルアルコールの溶解を促進させるため、60℃に加熱して溶解させた。溶解後、室温まで冷却してゲル形成材料Eを調製した。
(Preparation Example 5 of Hydrogel Forming Material)
<Preparation of gel forming material E>
Polyvinyl alcohol having an average degree of polymerization of about 2,000 and a saponification degree of 89 mol% was dissolved in water containing 0.9% by mass of NaCl. At this time, in order to promote the dissolution of polyvinyl alcohol, it was dissolved by heating at 60 ° C. After dissolution, it was cooled to room temperature to prepare a gel-forming material E.

Figure 0006953866
Figure 0006953866

なお、前記表1において、成分の商品名、及び製造会社名については下記の通りである。
・アクリロイルモルホリン:KJケミカルズ株式会社製
・メチレンビスアクリルアミド:東京化成工業株式会社製
・合成ヘクトライト:RockWood社製、商品名:ラポナイトXLG
・グリセリン:阪本薬品工業株式会社製
・エチドロン酸:東京化成工業株式会社製
・N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン:東京化成工業株式会社製
・エマルゲンLS106:花王株式会社製
・サーフロンS−243:AGCセイミケミカル株式会社製
・Irgacure184:BASF社製、4質量%メタノール溶液
In Table 1, the product names of the ingredients and the names of the manufacturers are as follows.
・ Acryloyl morpholine: manufactured by KJ Chemicals Co., Ltd. ・ Methylenebisacrylamide: manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd. ・ Synthetic hectorite: manufactured by RockWood, trade name: Laponite XLG
・ Glycerin: manufactured by Sakamoto Yakuhin Kogyo Co., Ltd. ・ Etidronic acid: manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd. ・ N, N, N', N'-tetramethylethylenediamine: manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd. S-243: manufactured by AGC Seimi Chemical Co., Ltd. ・ Irgacure184: manufactured by BASF, 4% by mass methanol solution

(支持体(芯部)形成材料の調製例1)
<支持体形成材料Aの調製>
1−ドデカノール(東京化成工業株式会社製、溶媒(C))58.0質量部、ステアリルアクリレート(東京化成工業株式会社製、ポリマー(A))48.0質量部、Irgacure819(BASF社製、重合開始剤(B))4.0質量部を撹拌し、混合溶解して支持体形成材料Aを調製した。下記表2に組成を示す。
(Preparation Example 1 of Support (Core) Forming Material)
<Preparation of support forming material A>
1-dodecanol (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd., solvent (C)) 58.0 parts by mass, stearyl acrylate (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd., polymer (A)) 48.0 parts by mass, Irgacure 819 (manufactured by BASF, polymerization) 4.0 parts by mass of the initiator (B)) was stirred and mixed and dissolved to prepare a support forming material A. The composition is shown in Table 2 below.

(支持体(芯部)形成材料の調製例2)
<支持体形成材料Cの調製>
1−ドデカノール(東京化成工業株式会社製、溶媒(C))58.0質量部、ポリプロピレングリコール2000(東京化成工業株式会社製、溶媒(D))15.0質量部、ステアリルアクリレート(東京化成工業株式会社製、ポリマー(A))48.0質量部、及びIrgacure819(BASF社製、重合開始剤(B))4.0質量部を撹拌し、混合溶解して支持体形成材料Cを調製した。組成を下記表2に示す。
(Preparation example 2 of support (core) forming material)
<Preparation of support forming material C>
1-dodecanol (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd., solvent (C)) 58.0 parts by mass, polypropylene glycol 2000 (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd., solvent (D)) 15.0 parts by mass, stearyl acrylate (Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.) 48.0 parts by mass of polymer (A) manufactured by Co., Ltd. and 4.0 parts by mass of Irgacure 819 (manufactured by BASF, polymerization initiator (B)) were stirred and mixed and dissolved to prepare a support forming material C. .. The composition is shown in Table 2 below.

(支持体(芯部)形成材料の調製例3)
<支持体形成材料Dの調製>
1−ドデカノール(東京化成工業株式会社製、溶媒(C))58.0質量部、ポリプロピレングリコール2000(東京化成工業株式会社製、溶媒(D))30.0質量部、ステアリルアクリレート(東京化成工業株式会社製、ポリマー(A))48.0質量部、及びIrgacure819(BASF社製、重合開始剤(B))4.0質量部を撹拌し、混合溶解して支持体形成材料Dを調製した。組成を下記表2に示す。
(Preparation Example 3 of Support (Core) Forming Material)
<Preparation of support forming material D>
1-dodecanol (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd., solvent (C)) 58.0 parts by mass, polypropylene glycol 2000 (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd., solvent (D)) 30.0 parts by mass, stearyl acrylate (Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.) 48.0 parts by mass of polymer (A) manufactured by Co., Ltd. and 4.0 parts by mass of Irgacure 819 (manufactured by BASF, polymerization initiator (B)) were stirred and mixed and dissolved to prepare a support forming material D. .. The composition is shown in Table 2 below.

(支持体(芯部)形成材料の調製例4)
<支持体形成材料Eの調製>
1−ドデカノール(東京化成工業株式会社製、溶媒(C))58.0質量部、ポリプロピレングリコール2000(東京化成工業株式会社製、溶媒(D))20.0質量部、ステアリルアクリレート(東京化成工業株式会社製、ポリマー(A))28.0質量部、及びIrgacure819(BASF社製、重合開始剤(B))4.0質量部を撹拌し、混合溶解して支持体形成材料Eを調製した。組成を下記表2に示す。
示す。
(Preparation Example 4 of Support (Core) Forming Material)
<Preparation of support forming material E>
1-dodecanol (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., solvent (C)) 58.0 parts by mass, polypropylene glycol 2000 (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., solvent (D)) 20.0 parts by mass, stearyl acrylate (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 28.0 parts by mass of polymer (A) manufactured by Co., Ltd. and 4.0 parts by mass of Irgacure 819 (manufactured by BASF, polymerization initiator (B)) were stirred and mixed and dissolved to prepare a support forming material E. .. The composition is shown in Table 2 below.
show.

Figure 0006953866
Figure 0006953866

なお、前記表2において、成分の商品名、及び製造会社名については下記の通りである。
・ステアリルアクリレート:東京化成工業株式会社製
・1−ドデカノール:東京化成工業株式会社製
・プロピレングリコール2000:東京化成工業株式会社製
・Irgacure819:BASF社製
In Table 2, the product names of the ingredients and the names of the manufacturers are as follows.
・ Stearyl acrylate: manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. ・ 1-dodecanol: manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. ・ Propylene glycol 2000: manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. ・ Irgacure 819: manufactured by BASF

(支持体(芯部)形成材料の調製例5)
<支持体形成材料Bの調製>
前記支持体形成材料A 100質量部に、以下のようにして調製したマゼンタ顔料分散液3質量部を混合分散して、支持体形成材料Bを調製した。
(Preparation Example 5 of Support (Core) Forming Material)
<Preparation of support forming material B>
Support forming material B was prepared by mixing and dispersing 3 parts by mass of the magenta pigment dispersion liquid prepared as follows in 100 parts by mass of the support forming material A.

<マゼンタ顔料分散液の調製>
機械式撹拌機、温度計、窒素ガス導入管、還流管、及び滴下ロートを備えた1Lのフラスコ内を充分に窒素ガスで置換した後、スチレン11.2g、アクリル酸2.8g、ラウリルメタクリレート12.0g、ポリエチレングリコールメタクリレート4.0g、スチレンマクロマー4.0g、及びメルカプトエタノール0.4gを混合し、65℃まで昇温した。次に、スチレン100.8g、アクリル酸25.2g、ラウリルメタクリレート108.0g、ポリエチレングリコールメタクリレート36.0g、ヒドロキシルエチルメタクリレート60.0g、スチレンマクロマー36.0g、メルカプトエタノール3.6g、アゾビスメチルバレロニトリル2.4g、及びメチルエチルケトン18gの混合溶液を2.5時間かけて、フラスコ内に滴下した後、アゾビスメチルバレロニトリル0.8g、及びメチルエチルケトン18gの混合溶液を0.5時間かけて、フラスコ内に滴下し、65℃で1時間熟成した。さらに、アゾビスメチルバレロニトリル0.8gを添加し、1時間熟成した後、フラスコ内にメチルエチルケトン364gを添加し、50質量%のポリマー溶液を800g得た。
<Preparation of magenta pigment dispersion>
After sufficiently replacing the inside of a 1 L flask equipped with a mechanical stirrer, a thermometer, a nitrogen gas introduction tube, a perfusion tube, and a dropping funnel with nitrogen gas, 11.2 g of styrene, 2.8 g of acrylic acid, and lauryl methacrylate 12 0.0 g, 4.0 g of polyethylene glycol methacrylate, 4.0 g of styrene macromer, and 0.4 g of mercaptoethanol were mixed and heated to 65 ° C. Next, 100.8 g of styrene, 25.2 g of acrylic acid, 108.0 g of lauryl methacrylate, 36.0 g of polyethylene glycol methacrylate, 60.0 g of hydroxylethyl methacrylate, 36.0 g of styrene macromer, 3.6 g of mercaptoethanol, and azobismethylvalero. A mixed solution of 2.4 g of nitrile and 18 g of methyl ethyl ketone was added dropwise into the flask over 2.5 hours, and then a mixed solution of 0.8 g of azobismethylvaleronitrile and 18 g of methyl ethyl ketone was added to the flask over 0.5 hours. It was dropped into the water and aged at 65 ° C. for 1 hour. Further, 0.8 g of azobismethylvaleronitrile was added and the mixture was aged for 1 hour, and then 364 g of methyl ethyl ketone was added in a flask to obtain 800 g of a 50 mass% polymer solution.

ポリマー溶液28g、マゼンタ顔料(C.I.ピグメントレッド122)42g、1mol/Lの水酸化カリウム水溶液13.6g、メチルエチルケトン20g、及びイオン交換水13.6gを十分に撹拌した後、ロールミルを用いて混練し、ペーストを得た。次に、ペーストを純水200gに投入し、充分に撹拌した後、エバポレータ用いて、メチルエチルケトン、及び水を留去した。さらに、平均孔径が5.0μmのポリビニリデンフロライドメンブランフィルターを用いて加圧濾過し、顔料の含有量が15質量%、固形分が20質量%のマゼンタ顔料分散液を得た。 After sufficiently stirring 28 g of the polymer solution, 42 g of magenta pigment (CI Pigment Red 122), 13.6 g of a 1 mol / L potassium hydroxide aqueous solution, 20 g of methyl ethyl ketone, and 13.6 g of ion-exchanged water, a roll mill was used. It was kneaded to obtain a paste. Next, the paste was put into 200 g of pure water, and after sufficiently stirring, methyl ethyl ketone and water were distilled off using an evaporator. Further, pressure filtration was performed using a polyvinylidene fluoride membrane filter having an average pore size of 5.0 μm to obtain a magenta pigment dispersion having a pigment content of 15% by mass and a solid content of 20% by mass.

(実施例1)
図4に記載の造形装置を用いて、ハイドロゲル形成材料Aと支持体形成材料A(共に活性エネルギー線硬化型組成物)を吐出、紫外線にて硬化を繰り返して積層造形物を作製した。次に、該積層造形物を、50℃恒温槽に30分間静置し、支持体形成材料Aの硬化物である柱状芯部を液状化させることでこれを取り除き、さらに、50℃の温水で残った柱状芯部を洗い流すことで、図2に示すような中空管構造を有するハイドロゲル構造体(血管モデル)を得た。
得られたハイドロゲル構造体における血管空洞部の内径(中空)が太い部分で5mm、最も細い部分で0.4mmであった。医師によるカテーテル挿入評価に供し、医師がカテーテルを血管の外部から確認することができた。また、マイクロカテーテルがハイドロゲル構造体中の血管空洞部の先端まで到達し、中空管構造が再現できていることが確認された。
試験後、ハイドロゲル構造体を中空管の部分で長手方向に切り、平板状にして、波長400nm以上700nm以下の範囲の透過率を市販の分光光度計(装置名:UV−3100、株式会社島津製作所製、積分ユニット使用)にて測定した。その結果、波長400nm以上700nm以下の範囲において91%以上の透過率を示した。
(Example 1)
Using the modeling apparatus shown in FIG. 4, a hydrogel forming material A and a support forming material A (both active energy ray-curable compositions) were discharged, and curing was repeated with ultraviolet rays to prepare a laminated model. Next, the laminated model is allowed to stand in a constant temperature bath at 50 ° C. for 30 minutes to remove it by liquefying the columnar core portion which is a cured product of the support forming material A, and further, with warm water at 50 ° C. By washing away the remaining columnar core portion, a hydrogel structure (blood vessel model) having a hollow tube structure as shown in FIG. 2 was obtained.
In the obtained hydrogel structure, the inner diameter (hollow) of the blood vessel cavity was 5 mm in the thick part and 0.4 mm in the thinnest part. The catheter was evaluated by the doctor, and the doctor was able to confirm the catheter from the outside of the blood vessel. It was also confirmed that the microcatheter reached the tip of the vascular cavity in the hydrogel structure and the hollow tube structure could be reproduced.
After the test, the hydrogel structure is cut in the longitudinal direction at the hollow tube portion to form a flat plate, and the transmittance in the wavelength range of 400 nm or more and 700 nm or less is measured by a commercially available spectrophotometer (device name: UV-3100, Co., Ltd.). It was measured by Shimadzu Corporation, using an integration unit). As a result, the transmittance was 91% or more in the wavelength range of 400 nm or more and 700 nm or less.

(実施例2)
実施例1において、ハイドロゲル形成材料Aをハイドロゲル形成材料Bに変更した以外は、実施例1と同様にして、ハイドロゲル構造体を得た。
カテーテル挿入に際する質感の結果は、実施例1と同等であった。また、透過率は、波長400nm以上700nm以下の範囲において87%以上の透過率を示した。また、得られた構造体中のハイドロゲル構造体における血管空洞部の内径(中空)が太い部分で5mm、最も細い部分で0.3mmであった。
(Example 2)
A hydrogel structure was obtained in the same manner as in Example 1 except that the hydrogel forming material A was changed to the hydrogel forming material B in Example 1.
The result of texture at the time of catheter insertion was equivalent to that of Example 1. The transmittance was 87% or more in the wavelength range of 400 nm or more and 700 nm or less. In addition, the inner diameter (hollow) of the blood vessel cavity in the hydrogel structure in the obtained structure was 5 mm in the thick portion and 0.3 mm in the thinnest portion.

(実施例3)
実施例1において、ハイドロゲル形成材料Aをハイドロゲル形成材料Cに変更した以外は、実施例1と同様にして、ハイドロゲル構造体を得た。
実施例1と同様にして透過率を測定したところ、波長400nm以上700nm以下の範囲において81%以上の透過率を示した。また、得られた構造体中のハイドロゲル構造体における血管空洞部の内径(中空)が太い部分で4mm、最も細い部分で0.2mmであった。
(Example 3)
A hydrogel structure was obtained in the same manner as in Example 1 except that the hydrogel forming material A was changed to the hydrogel forming material C in Example 1.
When the transmittance was measured in the same manner as in Example 1, the transmittance was 81% or more in the wavelength range of 400 nm or more and 700 nm or less. In addition, the inner diameter (hollow) of the blood vessel cavity in the hydrogel structure in the obtained structure was 4 mm in the thick portion and 0.2 mm in the thinnest portion.

(実施例4)
実施例1にて得たハイドロゲル構造体を、図3A及びBに示すようなガラス製の容器に内蔵した。医師によるカテーテル挿入評価の結果、カテーテル挿入に際する質感、カテーテル動作の目視での確認状況は変わらず、取扱性が向上した。
(Example 4)
The hydrogel structure obtained in Example 1 was incorporated in a glass container as shown in FIGS. 3A and 3B. As a result of the catheter insertion evaluation by the doctor, the texture at the time of catheter insertion and the visual confirmation status of the catheter operation did not change, and the handleability was improved.

(実施例5)
実施例1にて得たハイドロゲル構造体を、ポリカーボネート樹脂製の容器に内蔵した。医師によるカテーテル挿入評価の結果、カテーテル挿入に際する質感、カテーテル動作の目視での確認状況は変わらず、取扱性が向上した。
(Example 5)
The hydrogel structure obtained in Example 1 was built in a container made of polycarbonate resin. As a result of the catheter insertion evaluation by the doctor, the texture at the time of catheter insertion and the visual confirmation status of the catheter operation did not change, and the handleability was improved.

(実施例6)
実施例1において、造形に用いた造形データを、実際の患者の血管CT像より作製したデータに変更した以外は、実施例1と同様にして、ハイドロゲル構造体を得た。次いで、得られたハイドロゲル構造体のCT像を撮り、患者の血管CT像との比較を行った。
その結果、細部の中空形状もほぼ再現でき、誤差±2%の精度でデータを再現していることが明らかとなった。
(Example 6)
A hydrogel structure was obtained in the same manner as in Example 1 except that the modeling data used for modeling was changed to the data prepared from the blood vessel CT image of the actual patient. Next, a CT image of the obtained hydrogel structure was taken and compared with a CT image of a patient's blood vessel.
As a result, it was clarified that the hollow shape of the details could be almost reproduced and the data was reproduced with an accuracy of ± 2%.

(実施例7)
実施例1において、中空構造の周囲を形成するハイドロゲルの外形形状を、図7に示すような肝臓を模した形状にした以外は、実施例1と同様にして、臓器モデル(肝臓モデル)を得た。
カテーテル挿入における質感、外部からの視認、透過率データは実施例1と同様であった。外観が臓器に模したものであるため、リアリティーに優れていることが分かった。
(Example 7)
In Example 1, an organ model (liver model) was formed in the same manner as in Example 1 except that the outer shape of the hydrogel forming the periphery of the hollow structure was shaped to imitate the liver as shown in FIG. Obtained.
The texture, external visibility, and transmittance data in the catheter insertion were the same as in Example 1. Since the appearance imitates an organ, it was found to be excellent in reality.

(比較例1)
ゲル形成材料Eを用いて、直径8mm、高さ50mmの円柱中空状の円柱を内包する型に注型し、更にゲル化を進めるため、9回の凍結・解凍を施して、得られたポリビニルアルコールゲルから円柱を引き抜き、中空管構造を有するゲル構造体を得た。
実施例1と同様にして、透過率を測定したところ、波長400nm以上700nm以下の範囲において透過率が80%を下回る低い値であった。
前記ゲル構造体をカテーテル挿入試験に供したが、ゲル構造体の不透明性のため、外部からの目視ではカテーテルの細かい動きを確認することができなかった。また、得られたゲル構造体中の中空管は、内径が8mmであった。
(Comparative Example 1)
Using the gel-forming material E, a cylinder having a diameter of 8 mm and a height of 50 mm was cast into a mold containing a hollow cylinder, and in order to further promote gelation, the polyvinyl was obtained by freezing and thawing 9 times. A cylinder was pulled out from the alcohol gel to obtain a gel structure having a hollow tube structure.
When the transmittance was measured in the same manner as in Example 1, the transmittance was a low value of less than 80% in the wavelength range of 400 nm or more and 700 nm or less.
The gel structure was subjected to a catheter insertion test, but due to the opacity of the gel structure, fine movement of the catheter could not be confirmed visually from the outside. The hollow tube in the obtained gel structure had an inner diameter of 8 mm.

(比較例2)
実施例1において、ハイドロゲル形成材料Bをハイドロゲル形成材料Dに変更した以外は、実施例1と同様にして、ハイドロゲル構造体を得た。
実施例1と同様にして、透過率を測定したところ、波長400nm以上700nm以下の範囲において透過率が80%を下回る低い値であった。
得られたハイドロゲル構造体をカテーテル挿入試験に供したが構造体の不透明性(透過率は80%未満)のため、カテーテルの細かい動きを外部から確認することができず、またカテーテルの滑りが悪い結果となった。また、得られたハイドロゲル構造体は、内径(中空)が太い部分で5mm、最も細い部分で1.0mmであった。
(Comparative Example 2)
A hydrogel structure was obtained in the same manner as in Example 1 except that the hydrogel forming material B was changed to the hydrogel forming material D in Example 1.
When the transmittance was measured in the same manner as in Example 1, the transmittance was a low value of less than 80% in the wavelength range of 400 nm or more and 700 nm or less.
The obtained hydrogel structure was subjected to a catheter insertion test, but due to the opacity of the structure (transmittance is less than 80%), fine movement of the catheter could not be confirmed from the outside, and the catheter slipped. It was a bad result. The obtained hydrogel structure had an inner diameter (hollow) of 5 mm at the thick portion and 1.0 mm at the thinnest portion.

(比較例3)
血管部をSUP706(ストラタシス社製)で構成し、血管壁部、本体部をTangoBlack(ストラタシス社製)で構成した以外は、実施例1と同様にして、造形物を得た。得られた造形物を12時間水に浸漬し、支持体形成材料を除去して構造体を得た。
得られた構造体にカテーテルを挿入して質感を確認したところ、血管は非常に硬く、引っ掛かり、実物とは程遠い質感であった。また、得られたハイドロゲル構造体中の中空管は、内径(中空)が太い部分で5mm、最も細い部分で1mmであった。さらに、構造体の透過率は80%未満であった。
(Comparative Example 3)
A model was obtained in the same manner as in Example 1 except that the blood vessel portion was composed of SUP706 (manufactured by Stratasys), the blood vessel wall portion and the main body portion were composed of TangoBlack (manufactured by Stratasys). The obtained model was immersed in water for 12 hours to remove the support forming material to obtain a structure.
When a catheter was inserted into the obtained structure and the texture was confirmed, the blood vessels were very hard and caught, and the texture was far from the real thing. The hollow tube in the obtained hydrogel structure had an inner diameter (hollow) of 5 mm at the thick portion and 1 mm at the thinnest portion. Moreover, the transmittance of the structure was less than 80%.

次に、以下のようにして、「視認性」、「質感」、及び「保存性」を評価した。結果を下記表3に示す。 Next, "visibility", "texture", and "preservability" were evaluated as follows. The results are shown in Table 3 below.

(視認性)
分光光度計(装置名:UV−3100、株式会社島津製作所製、積分ユニット使用)を用いて、可視光領域(波長400nm以上700nm以下)における透過率を測定し、下記評価基準に基づいて、「視認性」を評価した。前記透過率が高い場合、ハイドロゲル構造体は透明性に優れる。
−評価基準−
○:波長400nm以上700nm以下の範囲における最も低い透過率が90%以上
△:波長400nm以上700nm以下の範囲における最も低い透過率が80%以上90%未満
×:波長400nm以上700nm以下の範囲における最も低い透過率が80%未満
(Visibility)
Using a spectrophotometer (device name: UV-3100, manufactured by Shimadzu Corporation, using an integration unit), the transmittance in the visible light region (wavelength 400 nm or more and 700 nm or less) was measured, and based on the following evaluation criteria, " Visibility "was evaluated. When the transmittance is high, the hydrogel structure is excellent in transparency.
-Evaluation criteria-
◯: The lowest transmittance in the wavelength range of 400 nm or more and 700 nm or less is 90% or more Δ: The lowest transmittance in the wavelength range of 400 nm or more and 700 nm or less is 80% or more and less than 90% ×: The lowest transmittance in the wavelength range of 400 nm or more and 700 nm or less Low transmittance is less than 80%

(質感)
得られた構造体を、医師によるカテーテル挿入評価に供し、カテーテル(商品名:エシュロン10、COVIDIEN社製)の挿入の質感を、下記評価基準に基づいて、「質感」を評価した。
−評価基準−
○:実際の血管と極めて近い質感である
×:実際の血管とは程遠い質感である
(Texture)
The obtained structure was subjected to catheter insertion evaluation by a doctor, and the texture of catheter insertion (trade name: Echelon 10, manufactured by COVIDIEN) was evaluated for "texture" based on the following evaluation criteria.
-Evaluation criteria-
◯: The texture is very close to the actual blood vessel ×: The texture is far from the actual blood vessel

(保存性)
実施例1、実施例4、及び実施例5において作製したハイドロゲル構造体を用いて、そのままの状態にて大気下(25℃、55%RH)にて3日間保存し、下記評価基準に基づいて、「保存性」を評価した。
−評価基準−
○:初期状態を維持している
×:表面が若干乾燥して硬度が高くなる
(Preservation)
Using the hydrogel structures prepared in Example 1, Example 4, and Example 5, the hydrogel structures were stored as they were in the atmosphere (25 ° C., 55% RH) for 3 days, and based on the following evaluation criteria. The "preservability" was evaluated.
-Evaluation criteria-
◯: Maintaining the initial state ×: The surface becomes slightly dry and the hardness increases.

Figure 0006953866
Figure 0006953866

(実施例8)
実施例1において、支持体形成材料Aの代わりに支持体形成材料Bを用いて、ハイドロゲル構造体(血管モデル)を作製した。作製した積層造形物は、中空構造部に内包された支持体形成材料Bが流出しないように、室温(25℃)にてエタノールを染み込ませたコットンにて周囲を拭き取り清掃し、造形を完了した。
作製した積層造形物を、電気メス(一般的電気手術器、プログ DS3−M、株式会社モリタ東京製作所製)にて試験を行った。血管部位を切開すると、支持体形成材料Bが溶融し、疑似血液として流出した。
(Example 8)
In Example 1, a hydrogel structure (blood vessel model) was prepared by using the support forming material B instead of the support forming material A. The produced laminated model was cleaned by wiping the periphery with ethanol-impregnated cotton at room temperature (25 ° C) so that the support forming material B contained in the hollow structure did not flow out, and the modeling was completed. ..
The produced laminated model was tested with an electric knife (general electrosurgical instrument, Prog DS3-M, manufactured by Morita Tokyo Seisakusho Co., Ltd.). When the blood vessel site was incised, the support forming material B melted and flowed out as pseudo blood.

(実施例9)
実施例5において、支持体形成材料Aを支持体形成材料Cに変更した以外は、実施例5同様にして、中空管構造を有するハイドロゲル構造体(血管モデル)を得た。
得られたハイドロゲル構造物について、実施例1と同様にして、構造体の内径、カテーテル挿入結果、及び透過率を評価した。構造体の内径、カテーテル挿入結果、及び透過率の結果は、実施例5と同じであった。
(Example 9)
A hydrogel structure (blood vessel model) having a hollow tube structure was obtained in the same manner as in Example 5 except that the support forming material A was changed to the support forming material C in Example 5.
With respect to the obtained hydrogel structure, the inner diameter of the structure, the result of catheter insertion, and the transmittance were evaluated in the same manner as in Example 1. The inner diameter of the structure, the result of catheter insertion, and the result of transmittance were the same as in Example 5.

(実施例10)
実施例5において、支持体形成材料Aを支持体形成材料Dに変更した以外は、実施例5と同様にして、中空管構造を有するハイドロゲル構造体(血管モデル)を得た。
得られたハイドロゲル構造物について、実施例1と同様にして、構造体の内径、カテーテル挿入結果、及び透過率を評価した。構造体の内径、カテーテル挿入結果、及び透過率の結果は、実施例5と同じであった。
(Example 10)
A hydrogel structure (blood vessel model) having a hollow tube structure was obtained in the same manner as in Example 5 except that the support forming material A was changed to the support forming material D in Example 5.
With respect to the obtained hydrogel structure, the inner diameter of the structure, the result of catheter insertion, and the transmittance were evaluated in the same manner as in Example 1. The inner diameter of the structure, the result of catheter insertion, and the result of transmittance were the same as in Example 5.

(実施例11) 実施例5において、支持体形成材料Aを支持体形成材料Eに変更した以外は、実施例5と同様にして、中空管構造を有するハイドロゲル構造体(血管モデル)を得た。
得られたハイドロゲル構造物について、実施例1と同様にして、構造体の内径、カテーテル挿入結果、及び透過率を評価した。構造体の内径、カテーテル挿入結果、及び透過率の結果は、実施例5と同じであった。
(Example 11) A hydrogel structure (blood vessel model) having a hollow tube structure is used in the same manner as in Example 5 except that the support forming material A is changed to the support forming material E in Example 5. Obtained.
With respect to the obtained hydrogel structure, the inner diameter of the structure, the result of catheter insertion, and the transmittance were evaluated in the same manner as in Example 1. The inner diameter of the structure, the result of catheter insertion, and the result of transmittance were the same as in Example 5.

次に、以下のようにして、「支持体の反り」を評価した。結果を下記表4に示す。 Next, the "warp of the support" was evaluated as follows. The results are shown in Table 4 below.

(支持体の反り)
ハイドロゲル構造体の造形中に、全体の半分が造形ができた時点で造型機を停止し、ハイドロゲルと支持体の様子を観察し、下記評価基準に基づいて、「支持体の反り」を評価した。なお、実施例5においても、実施例9〜11と同様にして、支持体の反りを評価した。なお、×の状態では、造形を続けることができない
−評価基準−
○:ハイドロゲルと支持体は一体化している
△:支持体の周囲が若干反っている
×:支持体が大きく反っており、インクジェットのヘッドと干渉する
(Curly of support)
During the modeling of the hydrogel structure, stop the modeling machine when half of the entire structure is completed, observe the state of the hydrogel and the support, and perform "warp of the support" based on the following evaluation criteria. evaluated. In Example 5, the warp of the support was evaluated in the same manner as in Examples 9 to 11. In addition, in the state of ×, modeling cannot be continued-evaluation criteria-
◯: Hydrogel and support are integrated Δ: The circumference of the support is slightly warped ×: The support is greatly warped and interferes with the inkjet head.

Figure 0006953866
Figure 0006953866

実施例5では、△の状態で造形し造形完了した造形物を確認したところ、端部や中空管の上部で造形の乱れを確認した。 In Example 5, when the modeled object that was modeled and completed in the state of Δ was confirmed, the disorder of the modeling was confirmed at the end portion and the upper part of the hollow pipe.

実施例9〜11では、支持体形成材料の中にモノマー(A)を溶解しにくい溶媒(D)を添加することにより、造形される支持体の反りを軽減し、精度のよい造形物を得ることができる。 In Examples 9 to 11, by adding the solvent (D) in which the monomer (A) is difficult to dissolve into the support forming material, the warp of the supported support to be formed is reduced, and an accurate modeled product is obtained. be able to.

(ハイドロゲル形成材料の調製例6)
<第一の液体A1の調製>
減圧脱気を30分間実施したイオン交換水(以下、「純水」とも称することがある)51.0質量部を撹拌させながら、層状粘土鉱物として[Mg5.34Li0.66Si20(OH)]Na 0.66の組成を有する合成ヘクトライト(ラポナイトXLG、RockWood社製)5.5質量部を少しずつ添加して撹拌した。更に、エチドロン酸(東京化成工業株式会社製)0.3質量部を加えて40℃にて2時間撹拌して分散液を作製した。
得られた分散液に、重合性モノマーとして、活性アルミナのカラムを通過させ重合禁止剤を除去したアクリロイルモルホリン(KJケミカルズ株式会社製)16.8質量部、メチレンビスアクリルアミド(東京化成工業株式会社製)0.2質量部、及びN,N−ジメチルアクリルアミド(KJケミカルズ株式会社製)3.0質量部を添加した。
更に、グリセリン(阪本薬品工業株式会社製)22.0質量、及びエマルゲンLS106(花王株式会社製)0.3質量部を添加した。次に、容器を遮光した後、Irgacure1173(BYK社製)0.5質量部、及びN,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン(東京化成工業株式会社製)0.4質量部を添加して、30分間撹拌混合した。次に、減圧脱気を10分間行った後、平均孔径が0.8μmであるシリンジフィルター(ADVANTEC社製)を用いてろ過を行うことにより、均質な第一の液体A1を得た。
(Preparation Example 6 of Hydrogel Forming Material)
<Preparation of the first liquid A1>
While stirring 51.0 parts by mass of ion-exchanged water (hereinafter, also referred to as “pure water”) that has been degassed under reduced pressure for 30 minutes, as a layered clay mineral [Mg 5.34 Li 0.66 Si 8 O 20 (OH) 4] Na - 0.66 synthetic hectorite having a composition of (laponite XLG, manufactured by RockWood Ltd.) 5.5 parts by weight was added and stirred slightly. Further, 0.3 parts by mass of etidronic acid (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was added and stirred at 40 ° C. for 2 hours to prepare a dispersion.
16.8 parts by mass of acryloylmorpholin (manufactured by KJ Chemicals Co., Ltd.) and methylenebisacrylamide (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) from which the polymerization inhibitor was removed by passing the obtained dispersion through a column of active alumina as a polymerizable monomer. ) 0.2 parts by mass and 3.0 parts by mass of N, N-dimethylacrylamide (manufactured by KJ Chemicals Co., Ltd.) were added.
Further, 22.0 parts by mass of glycerin (manufactured by Sakamoto Yakuhin Kogyo Co., Ltd.) and 0.3 parts by mass of Emargen LS106 (manufactured by Kao Corporation) were added. Next, after shading the container, 0.5 parts by mass of Irgacure 1173 (manufactured by BYK) and 0.4 parts by mass of N, N, N', N'-tetramethylethylenediamine (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) were added. Then, the mixture was stirred and mixed for 30 minutes. Next, after degassing under reduced pressure for 10 minutes, filtration was performed using a syringe filter (manufactured by ADVANTEC) having an average pore size of 0.8 μm to obtain a homogeneous first liquid A1.

(希釈材料の調製例1)
<第二の液体B1の調製>
ハイドロゲル形成材料の調製例6において、下記表5に示す組成に変更した以外は、ハイドロゲル形成材料の調製例6と同様にして、第二の液体B1を調製した。
(Preparation Example 1 of Diluting Material)
<Preparation of the second liquid B1>
A second liquid B1 was prepared in the same manner as in Preparation Example 6 of the hydrogel-forming material, except that the composition was changed to the composition shown in Table 5 below in Preparation Example 6 of the hydrogel-forming material.

Figure 0006953866
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なお、前記表5において、成分の商品名、及び製造会社名については下記の通りである。
・アクリロイルモルホリン:KJケミカルズ株式会社製
・メチレンビスアクリルアミド:東京化成工業株式会社製
・N,N−ジメチルアクリルアミド:KJケミカルズ株式会社製、単官能モノマー
・合成ヘクトライト:RockWood社製、商品名:ラポナイトXLG
・グリセリン:阪本薬品工業株式会社製
・エチドロン酸:東京化成工業株式会社製
・N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン:東京化成工業株式会社製
・エマルゲンLS106:花王株式会社製
・Irgacure1173:BYK社製
In Table 5, the product names of the ingredients and the names of the manufacturers are as follows.
・ Acryloyl morpholine: manufactured by KJ Chemicals Co., Ltd. ・ Methylenebisacrylamide: manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd. ・ N, N-dimethylacrylamide: manufactured by KJ Chemicals Co., Ltd., monofunctional monomer ・ Synthetic hectorite: manufactured by RockWood, trade name: Laponite XLG
・ Glycerin: manufactured by Sakamoto Yakuhin Kogyo Co., Ltd. ・ Etidronic acid: manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd. ・ N, N, N', N'-tetramethylethylenediamine: manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd. : Made by BYK

(支持体(芯部)形成材料の調製例6)
<支持体形成材料1の調製>
1−ドデカノール(東京化成工業株式会社製)55.0質量部、ステアリルアクリレート(東京化成工業株式会社製)42.0質量部、及びIrgacure819(BASF社製)3.0質量%を40℃にて調温して30分間撹拌し、混合溶解して支持体形成材料1を調製した。下記表6に組成を示す。
(Preparation Example 6 of Support (Core) Forming Material)
<Preparation of support forming material 1>
1-Dodecanol (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.) 55.0 parts by mass, stearyl acrylate (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.) 42.0 parts by mass, and Irgacure 819 (manufactured by BASF) 3.0% by mass at 40 ° C. The temperature was adjusted, the mixture was stirred for 30 minutes, and the mixture was mixed and dissolved to prepare a support forming material 1. The composition is shown in Table 6 below.

Figure 0006953866
Figure 0006953866

なお、前記表6において、成分の商品名、及び製造会社名については下記の通りである。
・ステアリルアクリレート:東京化成工業株式会社製
・1−ドデカノール:東京化成工業株式会社製
・Irgacure819:BASF社製
In Table 6 above, the product names of the ingredients and the names of the manufacturers are as follows.
・ Stearyl acrylate: manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. ・ 1-dodecanol: manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. ・ Irgacure 819: manufactured by BASF

(参考例1〜2)
第一の液体A1、及び第二の液体B1を下記表7の体積比率にて混合して30mm×30mm×8mmの型に流し込み、紫外線照射機(装置名:SPOT CURE SP5−250DB、ウシオ電機株式会社製)を用いて硬化させた後、27℃下で12時間静置することにより、参考例1〜2の圧縮試験用のハイドロゲルサンプルを得た。得られたハイドロゲルサンプルの含水率、及び弾性率を測定した。結果を下記表7に示す。
(Reference Examples 1-2)
The first liquid A1 and the second liquid B1 are mixed in the volume ratio shown in Table 7 below and poured into a mold of 30 mm × 30 mm × 8 mm, and an ultraviolet irradiator (device name: SPOT CURE SP5-250DB, Ushio, Inc.) After curing with (manufactured by the company), the mixture was allowed to stand at 27 ° C. for 12 hours to obtain a hydrogel sample for a compression test of Reference Examples 1 and 2. The water content and elastic modulus of the obtained hydrogel sample were measured. The results are shown in Table 7 below.

(含水率)
前記含水率は、加熱乾燥式水分計(装置名:MS−70、株式会社エー・アンド・デイ製)を用いて測定した。
(Moisture content)
The moisture content was measured using a heat-drying moisture meter (device name: MS-70, manufactured by A & D Co., Ltd.).

(弾性率)
前記弾性率は、万能試験機(装置名:AG−I、株式会社島津製作所製)、ロードセル1kN、1kN用圧縮ジグを設け、30mm×30mm×8mmの形状に造形したサンプルを設置した。ロードセルに掛かる圧縮に対する応力をコンピュータに記録し、変位量に対する応力をプロットした。なお、弾性率は20%圧縮時の圧縮応力の傾きを示す。
(Elastic modulus)
For the elastic modulus, a universal testing machine (device name: AG-I, manufactured by Shimadzu Corporation), a compression jig for load cells 1 kN and 1 kN were provided, and a sample shaped into a shape of 30 mm × 30 mm × 8 mm was installed. The stress on the compression applied to the load cell was recorded on a computer, and the stress on the displacement was plotted. The elastic modulus indicates the slope of the compressive stress at the time of 20% compression.

Figure 0006953866
Figure 0006953866

(実施例12〜13)
図4に記載の造形装置を用いて、下記表8に示す体積比率にて、第一の液体A1及び第二の液体B1と支持体形成材料1(共に活性エネルギー線硬化型組成物)を吐出、紫外線にて硬化を繰り返して積層造形物を作製した。次に、該積層造形物を、50℃恒温槽に30分間静置し、支持体形成材料1の硬化物である支持体(柱状芯部)を液状化させることでこれを取り除き、さらに、50℃の温水で残った支持体(柱状芯部)を洗い流すことで、図1に示すような中空管形状を有するハイドロゲル構造体を得た。得られたハイドロゲル構造体は、いずれも血管壁の方が周囲の他のハイドロゲルと比べて硬い組成であった。これにカテーテルを挿入して質感を確認した結果、実際の血管と極めて近い質感であった。含水率及び弾性率は、参考例1と同様である。
(Examples 12 to 13)
Using the modeling apparatus shown in FIG. 4, the first liquid A1 and the second liquid B1 and the support forming material 1 (both are active energy ray-curable compositions) are discharged at the volume ratio shown in Table 8 below. , Curing with ultraviolet rays was repeated to prepare a laminated model. Next, the laminated model is allowed to stand in a constant temperature bath at 50 ° C. for 30 minutes to remove the support (columnar core) which is a cured product of the support forming material 1, and further, 50. By washing away the remaining support (columnar core portion) with warm water at ° C., a hydrogel structure having a hollow tube shape as shown in FIG. 1 was obtained. In each of the obtained hydrogel structures, the blood vessel wall had a harder composition than the other surrounding hydrogels. As a result of inserting a catheter into this and checking the texture, the texture was very close to that of an actual blood vessel. The water content and elastic modulus are the same as those in Reference Example 1.

(比較例4〜5)
実施例12において、下記表8に示すような体積比率に変更した以外は、実施例12と同様にして、ハイドロゲル構造体を得た。得られたハイドロゲル構造体にカテーテルを挿入して質感を確認したところ、実物とは異なる質感であった。参考例1と同様にして、弾性率を測定した。結果は、比較例4が血管壁として0.21MPa、他のハイドロゲルとして0.21MPa、比較例5が血管壁として0.02MPa、他のハイドロゲルとして0.02MPaであった。
(Comparative Examples 4 to 5)
In Example 12, a hydrogel structure was obtained in the same manner as in Example 12 except that the volume ratio was changed as shown in Table 8 below. When a catheter was inserted into the obtained hydrogel structure and the texture was confirmed, the texture was different from the actual one. The elastic modulus was measured in the same manner as in Reference Example 1. The results were 0.21 MPa for the blood vessel wall in Comparative Example 4, 0.21 MPa for the other hydrogel, 0.02 MPa for the blood vessel wall in Comparative Example 5, and 0.02 MPa for the other hydrogel.

(比較例6)
支持体(柱状芯部)をSUP706(ストラタシス社製)で構成し、血管壁部、本体部をTangoBlack(ストラタシス社製)で構成した以外は、実施例12と同様にして、造形物を得た。得られた造形物を12時間水に浸漬し、支持体形成材料を除去して構造体を得た。
得られた構造体にカテーテルを挿入して質感を確認したところ、血管は非常に硬く、引っ掛かり、実物とは程遠い質感であった。参考例1と同様にして、弾性率を測定した。結果は、血管壁及び他のハイドロゲルともに、それぞれ、2.0MPaであった。
(Comparative Example 6)
A modeled object was obtained in the same manner as in Example 12 except that the support (columnar core) was made of SUP706 (manufactured by Stratasys) and the blood vessel wall and the main body were made of TangoBlack (manufactured by Stratasys). .. The obtained model was immersed in water for 12 hours to remove the support forming material to obtain a structure.
When a catheter was inserted into the obtained structure and the texture was confirmed, the blood vessels were very hard and caught, and the texture was far from the real thing. The elastic modulus was measured in the same manner as in Reference Example 1. The result was 2.0 MPa for both the vessel wall and the other hydrogels.

次に、以下のようにして、「質感」を評価した。結果を下記表8に示す。 Next, the "texture" was evaluated as follows. The results are shown in Table 8 below.

(質感)
得られたハイドロゲル構造体を、医師によるカテーテル挿入評価に供し、カテーテル(商品名:エシュロン10、COVIDIEN社製)の挿入の質感を、下記評価基準に基づいて、「質感」を評価した。
−評価基準−
○:実際の血管と極めて近い質感であり、カテーテル挿入練習に好ましく使用できるレベルである
△:実際の血管とは異なる質感であるが、カテーテル挿入練習に使用できるレベルである
×:実際の血管とは程遠い質感であり、カテーテル挿入練習に使用できないレベルである
(Texture)
The obtained hydrogel structure was subjected to catheter insertion evaluation by a doctor, and the texture of catheter insertion (trade name: Echelon 10, manufactured by COVIDIEN) was evaluated for "texture" based on the following evaluation criteria.
-Evaluation criteria-
◯: The texture is very close to that of an actual blood vessel and is a level that can be preferably used for catheter insertion practice. △: The texture is different from that of an actual blood vessel, but it is a level that can be used for catheter insertion practice. Is a texture far from that, and it is a level that can not be used for catheter insertion practice

Figure 0006953866
Figure 0006953866

(実施例14)
実施例12と同様にして得たハイドロゲル構造体をガラス製の容器に内蔵した。カテーテル挿入に際する質感は変わらず、取扱性が向上した。
(Example 14)
The hydrogel structure obtained in the same manner as in Example 12 was incorporated in a glass container. The texture when inserting the catheter did not change, and the handleability was improved.

(実施例15)
実施例12と同様にして得たハイドロゲル構造体をポリカーボネート樹脂製の容器に内蔵した。カテーテル挿入に際する質感は変わらず、取扱性が向上した。
(Example 15)
The hydrogel structure obtained in the same manner as in Example 12 was incorporated in a container made of polycarbonate resin. The texture when inserting the catheter did not change, and the handleability was improved.

次に、以下のようにして、「保存性」を評価した。 Next, the "preservability" was evaluated as follows.

(保存性)
実施例12、実施例14、及び実施例15において作製したハイドロゲル構造体を用いて、そのままの状態にて大気下(25℃、55%RH)にて3日間保存した。
その結果、実施例12のハイドロゲル構造体は表面が若干乾燥して硬度が上がったが、実施例14及び15の構造体は全く変化が認められなかった。
(Preservation)
Using the hydrogel structures prepared in Example 12, Example 14, and Example 15, the hydrogel structures were stored as they were in the air (25 ° C., 55% RH) for 3 days.
As a result, the surface of the hydrogel structure of Example 12 was slightly dried and the hardness was increased, but no change was observed in the structures of Examples 14 and 15.

(ハイドロゲル形成材料の調製例7)
<第一の液体A2の調製>
以下、減圧脱気を30分間実施したイオン交換水を純水とする。
まず、純水60.0質量部を撹拌させながら、層状粘土鉱物として[Mg5.34Li0.66Si20(OH)]Na 0.66の組成を有する合成ヘクトライト(商品名:ラポナイトXLG、RockWood社製)を合計6.0質量部となるように少しずつ添加し、撹拌して分散液を作製した。次に、合成ヘクトライトの分散剤としてエチドロン酸0.3質量部を添加した。
次に、得られた分散液に、重合性モノマーとして、活性アルミナのカラムを通過させ重合禁止剤を除去したアクリロイルモルホリン(KJケミカルズ株式会社製)22.0質量部、メチレンビスアクリルアミド(有機架橋剤、東京化成工業株式会社製)0.2質量部、乾燥防止剤としてグリセリン10.2質量部、及びエマルゲンLS106(花王株式会社製)0.3質量部を添加して混合した。
次に、重合促進剤としてN,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン0.4質量部を添加した後に重合開始剤としてIrgacure184(BASF社製)0.6質量部を添加して撹拌混合した。
撹拌混合の後、減圧脱気を10分間実施した。続いて、ろ過を行うことで、不純物等を除去し、均質な第一の液体A2を得た。下記表9に組成を示す。
(Preparation Example 7 of Hydrogel Forming Material)
<Preparation of the first liquid A2>
Hereinafter, the ion-exchanged water that has been degassed under reduced pressure for 30 minutes is referred to as pure water.
First, while stirring the pure water 60.0 parts by weight, [Mg 5.34 Li 0.66 Si 8 O 20 (OH) 4] Na as layered clay mineral - synthetic hectorite (trade having a composition of 0.66 Name: Laponite XLG, manufactured by RockWood Co., Ltd.) was added little by little so as to have a total of 6.0 parts by mass, and the mixture was stirred to prepare a dispersion. Next, 0.3 parts by mass of etidronic acid was added as a dispersant for synthetic hectorite.
Next, the obtained dispersion was passed through a column of activated alumina as a polymerizable monomer to remove the polymerization inhibitor, and 22.0 parts by mass of acryloylmorpholin (manufactured by KJ Chemicals Co., Ltd.), methylenebisacrylamide (organic cross-linking agent). , Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.) 0.2 parts by mass, glycerin 10.2 parts by mass as a drying inhibitor, and Emargen LS106 (manufactured by Kao Co., Ltd.) 0.3 parts by mass were added and mixed.
Next, 0.4 parts by mass of N, N, N', N'-tetramethylethylenediamine was added as a polymerization accelerator, and then 0.6 parts by mass of Irgacure184 (manufactured by BASF) was added as a polymerization initiator and mixed by stirring. bottom.
After stirring and mixing, degassing under reduced pressure was carried out for 10 minutes. Subsequently, by performing filtration, impurities and the like were removed to obtain a homogeneous first liquid A2. The composition is shown in Table 9 below.

(希釈材料の調製例2)
<第二の液体B2の調製>
ハイドロゲル形成材料の調製例7において、下記表9に示す組成に変更した以外は、ハイドロゲル形成材料の調製例7と同様にして、第二の液体B2を得た。
(Preparation Example 2 of Diluted Material)
<Preparation of the second liquid B2>
A second liquid B2 was obtained in the same manner as in Preparation Example 7 of the hydrogel-forming material, except that the composition was changed to the composition shown in Table 9 below in Preparation Example 7 of the hydrogel-forming material.

Figure 0006953866
Figure 0006953866

なお、前記表9において、成分の商品名、及び製造会社名については下記の通りである。
・アクリロイルモルホリン:KJケミカルズ株式会社製
・メチレンビスアクリルアミド:東京化成工業株式会社製
・合成ヘクトライト::RockWood社製、商品名:ラポナイトXLG
・グリセリン:阪本薬品工業株式会社製
・エチドロン酸:東京化成工業株式会社製
・N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン:東京化成工業株式会社製
・エマルゲンLS106:花王株式会社製
・Irgacure184:BASF社製
In Table 9, the product names of the ingredients and the names of the manufacturers are as follows.
・ Acryloyl morpholine: manufactured by KJ Chemicals Co., Ltd. ・ Methylenebisacrylamide: manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd. ・ Synthetic hectorite :: manufactured by RockWood, trade name: Laponite XLG
・ Glycerin: manufactured by Sakamoto Pharmaceutical Industry Co., Ltd. ・ Etidronic acid: manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. ・ N, N, N', N'-tetramethylethylenediamine: manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. : Made by BASF

(参考例3〜5)
ハイドロゲル形成材料として、第一の液体A2、及び第二の液体B2を下記表10の体積比率にて混合して30mm×30mm×8mmの型に流し込み、紫外線照射機(装置名:SPOT CURE SP5−250DB、ウシオ電機株式会社製)を用いて硬化させた後、27℃下で12時間静置することにより、参考例3〜5の圧縮試験用のハイドロゲルサンプルを得た。得られたハイドロゲルサンプルの含水率、及び弾性率を測定した。結果を下記表10に示す。
(Reference Examples 3 to 5)
As the hydrogel forming material, the first liquid A2 and the second liquid B2 are mixed at the volume ratio shown in Table 10 below and poured into a mold of 30 mm × 30 mm × 8 mm, and an ultraviolet irradiator (device name: SPOT CURE SP5). After curing with −250DB (manufactured by Ushio Denki Co., Ltd.), the mixture was allowed to stand at 27 ° C. for 12 hours to obtain a hydrogel sample for a compression test of Reference Examples 3 to 5. The water content and elastic modulus of the obtained hydrogel sample were measured. The results are shown in Table 10 below.

Figure 0006953866
Figure 0006953866

前記表10の結果から、参考例3〜5は、第一の液体と第二の液体の体積比率を調整することにより所定の強度(圧縮応力、弾性率)と含水率を設定できることが分かった。 From the results in Table 10 above, it was found that in Reference Examples 3 to 5, predetermined strength (compressive stress, elastic modulus) and water content can be set by adjusting the volume ratio of the first liquid and the second liquid. ..

(支持体(芯部)形成材料の調製例7)
<支持体形成材料2の調製>
1−ドデカノール(東京化成工業株式会社製)50.0質量部、アクリロイルモルホリン(KJケミカルズ株式会社製)46.0質量部、及びIrgacure819(BASF社製)4.0質量部を撹拌し、混合溶解して支持体形成材料2を調製した。下記表11に組成を示す。
(Preparation Example 7 of Support (Core) Forming Material)
<Preparation of support forming material 2>
1-Dodecanol (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.) 50.0 parts by mass, acryloyl morpholine (manufactured by KJ Chemicals Co., Ltd.) 46.0 parts by mass, and Irgacure 819 (manufactured by BASF) 4.0 parts by mass are stirred and mixed and dissolved. The support forming material 2 was prepared. The composition is shown in Table 11 below.

Figure 0006953866
Figure 0006953866

(実施例16)
図4に記載の造形装置を用いて、下記表12に示す体積比率にて、第一の液体A2及び第二の液体B2と支持体形成材料2(共に活性エネルギー線硬化型組成物)を吐出、紫外線にて硬化を繰り返して積層造形物を作製した。次に、該積層造形物を、50℃恒温槽に30分間静置し、支持体形成材料2の硬化物である支持体(柱状芯部)を液状化させることでこれを取り除き、さらに、50℃の温水で残った支持体(柱状芯部)を洗い流すことで、図2Bに示すような中空管形状を有するハイドロゲル構造体を得た。実施例1と同様にして、弾性率、最も細い部分の最大内径、及び透過率を測定した。結果を下記表12及び13に示す。
(Example 16)
Using the modeling apparatus shown in FIG. 4, the first liquid A2, the second liquid B2, and the support forming material 2 (both are active energy ray-curable compositions) are discharged at the volume ratio shown in Table 12 below. , Curing with ultraviolet rays was repeated to prepare a laminated model. Next, the laminated model is allowed to stand in a constant temperature bath at 50 ° C. for 30 minutes to remove the support (columnar core) which is a cured product of the support forming material 2, and further, 50. By washing away the remaining support (columnar core portion) with warm water at ° C., a hydrogel structure having a hollow tube shape as shown in FIG. 2B was obtained. The elastic modulus, the maximum inner diameter of the thinnest part, and the transmittance were measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Tables 12 and 13 below.

(実施例17)
実施例16において、下記表12に示す体積比率に変更した以外は、実施例16と同様にして、図2Bに示すような瘤部を有する構造体を得た。実施例1と同様にして、弾性率、最も細い部分の最大内径、及び透過率を測定した。結果を下記表12及び13に示す。
(Example 17)
In Example 16, a structure having a bump portion as shown in FIG. 2B was obtained in the same manner as in Example 16 except that the volume ratio was changed to that shown in Table 12 below. The elastic modulus, the maximum inner diameter of the thinnest part, and the transmittance were measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Tables 12 and 13 below.

(比較例7〜8)
実施例16において、下記表12に示す各体積比率に変更した以外は、実施例16と同様にして、ハイドロゲル構造体を得た。実施例1と同様にして、弾性率、最も細い部分の最大内径、及び透過率を測定した。結果を下記表12及び13に示す。
(Comparative Examples 7 to 8)
In Example 16, a hydrogel structure was obtained in the same manner as in Example 16 except that the volume ratios were changed to those shown in Table 12 below. The elastic modulus, the maximum inner diameter of the thinnest part, and the transmittance were measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Tables 12 and 13 below.

(比較例9)
支持体(柱状芯部)をSUP706(ストラタシス社製)で構成し、他のハイドロゲル、血管壁部、及び瘤部をTangoBlack(ストラタシス社製)で構成した以外は、実施例16と同様にして、造形物を得た。得られた造形物を12時間水に浸漬し、支持体形成材料を除去して構造体を得た。参考例1と同様にして、弾性率を測定した。結果は、それぞれ、2.0MPaであった。
(Comparative Example 9)
The same as in Example 16 except that the support (columnar core) was made of SUP706 (manufactured by Stratasys) and the other hydrogel, blood vessel wall, and aneurysm were made of TangoBlack (manufactured by Stratasys). , I got a model. The obtained model was immersed in water for 12 hours to remove the support forming material to obtain a structure. The elastic modulus was measured in the same manner as in Reference Example 1. The results were 2.0 MPa, respectively.

Figure 0006953866
Figure 0006953866

また、実施例1と同様にして、「質感」を評価した。結果を下記表13に示す。 Moreover, the "texture" was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 13 below.

Figure 0006953866
Figure 0006953866

実施例16では、瘤部は、実際の瘤部と近い質感を再現することができ、実際の血管と極めて近い質感を再現することができた。
実施例17では、血管壁部は周辺の部分と同じ程度の硬さであったが、血管壁の硬さが低いマウスと同等の硬さの質感を再現することができた。
比較例7〜9では、血管は非常に硬く、引っ掛かり、実物とは程遠い質感であった。
In Example 16, the aneurysm portion was able to reproduce a texture close to that of an actual aneurysm portion, and was able to reproduce a texture very close to that of an actual blood vessel.
In Example 17, the blood vessel wall portion had the same hardness as the peripheral portion, but the texture of the same hardness as that of the mouse having a low blood vessel wall hardness could be reproduced.
In Comparative Examples 7 to 9, the blood vessels were very hard, caught, and had a texture far from the real thing.

以上の結果から、実施例のように、ハイドロゲル構造体により構成され、部分的に硬さと含水率の調整された血管モデルは、質感が非常に実物に近似した、術前シミュレーション及び血管カテーテル挿入練習に適していることが明らかになった。 From the above results, as in the examples, the vascular model composed of the hydrogel structure and partially adjusted in hardness and water content has a texture very close to the real thing, preoperative simulation and vascular catheter insertion. It became clear that it was suitable for practice.

本発明の態様としては、例えば、以下のとおりである。
<1> 内径が1.0mm以下の中空管構造を有し、かつ
可視光領域における透過率が80%以上であることを特徴とするハイドロゲル構造体である。
<2> 前記内径が0.3mm以下である前記<1>に記載のハイドロゲル構造体である。
<3> 前記可視光領域における透過率が、90%以上である前記<1>から<2>のいずれかに記載のハイドロゲル構造体である。
<4> 前記中空管構造の中空内に、熱により液状に相変化する固体材料が存在する前記<1>から<3>のいずれかに記載のハイドロゲル構造体である。
<5> 前記中空管構造の中空内に、色材を含有する前記<4>に記載のハイドロゲル構造体である。
<6> (1)前記中空管構造の少なくとも一部が、これを構成する第一のハイドロゲル体とは異なる弾性率を有する第二のハイドロゲル体に接している、又は
(2)前記中空管構造が弾性率の異なる少なくとも2種のハイドロゲル体により形成されている前記<1>から<5>のいずれかに記載のハイドロゲル構造体である。
<7> 前記中空管構造を有する第一のハイドロゲル体の含水率が、前記第一のハイドロゲル体とは異なる弾性率を有する第二のハイドロゲル体の含水率よりも低い前記<6>に記載のハイドロゲル構造体である。
<8> 前記中空管構造を有する第一のハイドロゲル体における弾性率が、0.1MPa以上0.5MPa以下であり、
前記第一のハイドロゲル体とは異なる弾性率を有する第二のハイドロゲル体における弾性率が、0.005MPa以上0.1MPa以下である前記<6>から<7>のいずれかに記載のハイドロゲル構造体である。
<9> 前記中空管構造における一の部位の弾性率をX(MPa)とし、前記一の部位に隣接する他の部位の弾性率をY(MPa)としたとき、弾性率変化の絶対値(|X−Y|)が0.1MPa以上である前記<1>から<8>のいずれかに記載のハイドロゲル構造体である。
<10> 前記中空管構造の少なくとも一部の内壁の算術平均表面粗さが50μm以下である、又は、前記中空管構造の少なくとも一部の内壁の静摩擦係数が0.1以下である前記<1>から<9>のいずれかに記載のハイドロゲル構造体である。
<11> 前記<1>から<10>のいずれかに記載のハイドロゲル構造体からなることを特徴とする血管モデルである。
<12> 前記<1>から<11>のいずれかに記載のハイドロゲル構造体からなり、その外形が臓器形状を模した形状であることを特徴とする臓器モデルである。
<13> 前記<11>に記載の血管モデル、及び前記<12>に記載の臓器モデルの少なくともいずれかと、
カテーテル及び内視鏡の少なくともいずれかと、を有することを特徴とする手技練習具である。
<14> 中空管構造を有するハイドロゲル構造体の製造方法であって、
芯部形成材料を用いて柱状芯部を形成すると共に、前記柱状芯部を、ハイドロゲル形成材料を用いて被覆して管状部を形成し、前記柱状芯部を除去することを特徴とするハイドロゲル構造体の製造方法である。
<15> 前記柱状芯部、及び前記管状部の形成を積層造形法により行う前記<14>に記載のハイドロゲル構造体の製造方法である。
<16> 前記芯部形成材料、及び前記ハイドロゲル形成材料が共に活性エネルギー線硬化型組成物である前記<14>から<15>のいずれかに記載のハイドロゲル構造体の製造方法である。
<17> 前記柱状芯部が熱により液状化することで除去される前記<14>から<16>のいずれかに記載のハイドロゲル構造体の製造方法である。
<18> 中空管構造を有するハイドロゲル構造体の製造方法であって、
芯部形成材料を用いて柱状芯部を形成すると共に、前記柱状芯部を、ハイドロゲル形成材料を用いて被覆して管状部を形成する工程を含み、
前記芯部形成材料が、活性エネルギー線硬化型組成物であり、前記活性エネルギー線硬化型組成物の硬化物が熱により液状化する材料であることを特徴とするハイドロゲル構造体の製造方法である。
<19> 炭素数14以上の直鎖を有する単官能エチレン性不飽和モノマー(A)と、重合開始剤(B)と、前記単官能エチレン性不飽和モノマー(A)を溶解できる溶媒(C)と、を含み、
その硬化物が25℃環境下では固体であり、60℃環境下では液体であることを特徴とする活性エネルギー線硬化型液体組成物である。
<20> 前記単官能エチレン性不飽和モノマー(A)を溶解しにくい溶媒(D)をさらに含む前記<19>に記載の活性エネルギー線硬化型液体組成物である。
<21> 前記<19>から<20>のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型液体組成物を用いて立体造形物を製造することを特徴とする立体造形物の製造方法である。
<22> 活性エネルギー線硬化型液体組成物の層を積層して立体造形物を製造する方法であって、
前記<19>から<20>のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型液体組成物の硬化物がサポート部となるように積層造形し、積層造形後には加温により前記サポート部を除去することを特徴とする立体造形物の製造方法である。
<23> 前記<19>から<20>のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型液体組成物の硬化物がサポート部となり、
前記<1>から<10>のいずれかに記載のハイドロゲル構造体がモデル部となるように積層造形する前記<21>から<22>のいずれかに記載の立体造形物の製造方法である。
<24> 前記<19>から<20>のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型液体組成物が収容された容器と、
前記活性エネルギー線硬化型液体組成物を吐出するための吐出手段と、
前記吐出手段により吐出された前記活性エネルギー線硬化型液体組成物を硬化するための硬化手段と、を有することを特徴とする立体造形物の製造装置である。
Examples of aspects of the present invention are as follows.
<1> A hydrogel structure having a hollow tube structure having an inner diameter of 1.0 mm or less and having a transmittance of 80% or more in the visible light region.
<2> The hydrogel structure according to <1>, wherein the inner diameter is 0.3 mm or less.
<3> The hydrogel structure according to any one of <1> to <2>, wherein the transmittance in the visible light region is 90% or more.
<4> The hydrogel structure according to any one of <1> to <3>, wherein a solid material whose phase changes to a liquid by heat exists in the hollow of the hollow tube structure.
<5> The hydrogel structure according to <4>, which contains a coloring material in the hollow of the hollow tube structure.
<6> (1) At least a part of the hollow tube structure is in contact with a second hydrogel body having an elastic modulus different from that of the first hydrogel body constituting the hollow tube structure, or (2) the above. The hydrogel structure according to any one of <1> to <5>, wherein the hollow tube structure is formed of at least two types of hydrogel bodies having different elastic moduli.
<7> The water content of the first hydrogel body having the hollow tube structure is lower than the water content of the second hydrogel body having an elastic coefficient different from that of the first hydrogel body. > Is the hydrogel structure.
<8> The elastic modulus of the first hydrogel body having the hollow tube structure is 0.1 MPa or more and 0.5 MPa or less.
The hydro according to any one of <6> to <7>, wherein the elastic modulus of the second hydrogel body having an elastic modulus different from that of the first hydrogel body is 0.005 MPa or more and 0.1 MPa or less. It is a gel structure.
<9> When the elastic modulus of one part of the hollow tube structure is X (MPa) and the elastic modulus of another part adjacent to the one part is Y (MPa), the absolute value of the change in elastic modulus. The hydrogel structure according to any one of <1> to <8>, wherein (| XY |) is 0.1 MPa or more.
<10> The arithmetic mean surface roughness of at least a part of the inner walls of the hollow tube structure is 50 μm or less, or the coefficient of static friction of at least a part of the inner walls of the hollow tube structure is 0.1 or less. The hydrogel structure according to any one of <1> to <9>.
<11> A blood vessel model characterized by comprising the hydrogel structure according to any one of <1> to <10>.
<12> An organ model comprising the hydrogel structure according to any one of <1> to <11>, wherein the outer shape thereof imitates the shape of an organ.
<13> At least one of the blood vessel model according to <11> and the organ model according to <12>.
A procedure training tool characterized by having at least one of a catheter and an endoscope.
<14> A method for producing a hydrogel structure having a hollow tube structure.
Hydro is characterized in that a columnar core portion is formed using a core portion forming material, and the columnar core portion is coated with a hydrogel forming material to form a tubular portion, and the columnar core portion is removed. This is a method for producing a gel structure.
<15> The method for producing a hydrogel structure according to <14>, wherein the columnar core portion and the tubular portion are formed by a layered manufacturing method.
<16> The method for producing a hydrogel structure according to any one of <14> to <15>, wherein both the core forming material and the hydrogel forming material are active energy ray-curable compositions.
<17> The method for producing a hydrogel structure according to any one of <14> to <16>, wherein the columnar core portion is removed by liquefaction by heat.
<18> A method for producing a hydrogel structure having a hollow tube structure.
A step of forming a columnar core portion using a core portion forming material and coating the columnar core portion with a hydrogel forming material to form a tubular portion is included.
A method for producing a hydrogel structure, wherein the core forming material is an active energy ray-curable composition, and the cured product of the active energy ray-curable composition is a material that is liquefied by heat. be.
<19> A solvent (C) capable of dissolving a monofunctional ethylenically unsaturated monomer (A) having a linear chain having 14 or more carbon atoms, a polymerization initiator (B), and the monofunctional ethylenically unsaturated monomer (A). And, including
It is an active energy ray-curable liquid composition characterized in that the cured product is a solid in an environment of 25 ° C. and a liquid in an environment of 60 ° C.
<20> The active energy ray-curable liquid composition according to <19>, which further contains a solvent (D) that is difficult to dissolve the monofunctional ethylenically unsaturated monomer (A).
<21> A method for producing a three-dimensional model, which comprises producing the three-dimensional model using the active energy ray-curable liquid composition according to any one of <19> to <20>.
<22> A method of laminating layers of an active energy ray-curable liquid composition to produce a three-dimensional model.
Laminate molding is performed so that the cured product of the active energy ray-curable liquid composition according to any one of <19> to <20> serves as a support portion, and after the laminate molding, the support portion is removed by heating. This is a method for manufacturing a three-dimensional model, which is characterized by the above.
<23> The cured product of the active energy ray-curable liquid composition according to any one of <19> to <20> serves as a support unit.
The method for producing a three-dimensional model according to any one of <21> to <22>, wherein the hydrogel structure according to any one of <1> to <10> is laminated and shaped so as to be a model portion. ..
<24> A container containing the active energy ray-curable liquid composition according to any one of <19> to <20>.
Discharging means for discharging the active energy ray-curable liquid composition and
An apparatus for producing a three-dimensional model, which comprises a curing means for curing the active energy ray-curable liquid composition discharged by the discharging means.

前記<1>から<10>のいずれかに記載のハイドロゲル構造体、前記<11>に記載の血管モデル、前記<12>に記載の臓器モデル、前記<13>に記載の手技練習具、前記<14>から<18>のいずれかに記載のハイドロゲル構造体の製造方法、前記<19>から<20>のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型組成物、及び前記<21>から<24>のいずれかに記載の立体造形物の製造方法によると、従来における前記諸問題を解決し、前記本発明の目的を達成することができる。 The hydrogel structure according to any one of <1> to <10>, the blood vessel model according to <11>, the organ model according to <12>, and the procedure practice tool according to <13>. From the method for producing a hydrogel structure according to any one of <14> to <18>, the active energy ray-curable composition according to any one of <19> to <20>, and the above <21>. According to the method for producing a three-dimensional model according to any one of <24>, the conventional problems can be solved and the object of the present invention can be achieved.

10 立体造形装置
11、12 ヘッドユニット
13 UV照射機
14 造形物支持基板
15 ステージ
16 平滑化部材
17 造形体
18 支持体(サポート材)
10 Three-dimensional modeling device 11, 12 Head unit 13 UV irradiator 14 Modeled object support substrate 15 Stage 16 Smoothing member 17 Modeled body 18 Support (support material)

特開2015−69054号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-69054 特開2015−219371号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-219371 特開2012−189909号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-189909 特開2009−273508号公報JP-A-2009-273508 特許第4993519号公報Japanese Patent No. 4993519 特許第5745155号公報Japanese Patent No. 5745155

Claims (10)

内径が1.0mm以下の中空管構造を有し
可視光領域における透過率が80%以上であり、かつ
前記中空管構造の中空内に、熱により液状に相変化する固体材料が存在することを特徴とするハイドロゲル構造体。
It has a hollow tube structure with an inner diameter of 1.0 mm or less, and has an inner diameter of 1.0 mm or less.
The transmittance in the visible light region is 80% or more, and
A hydrogel structure characterized in that a solid material whose phase changes to a liquid by heat exists in the hollow of the hollow tube structure.
前記内径が0.3mm以下である請求項1に記載のハイドロゲル構造体。 The hydrogel structure according to claim 1, wherein the inner diameter is 0.3 mm or less. 前記可視光領域における透過率が、90%以上である請求項1から2のいずれかに記載のハイドロゲル構造体。 The hydrogel structure according to any one of claims 1 to 2, wherein the transmittance in the visible light region is 90% or more. 前記中空管構造の中空内に、色材を含有する請求項1から3のいずれかに記載のハイドロゲル構造体。The hydrogel structure according to any one of claims 1 to 3, wherein a coloring material is contained in the hollow of the hollow tube structure. (1)前記中空管構造の少なくとも一部が、これを構成する第一のハイドロゲル体とは異なる弾性率を有する第二のハイドロゲル体に接している、又は(1) At least a part of the hollow tube structure is in contact with or is in contact with a second hydrogel body having an elastic modulus different from that of the first hydrogel body constituting the hollow tube structure.
(2)前記中空管構造が弾性率の異なる少なくとも2種のハイドロゲル体により形成されている請求項1から4のいずれかに記載のハイドロゲル構造体。(2) The hydrogel structure according to any one of claims 1 to 4, wherein the hollow tube structure is formed of at least two types of hydrogels having different elastic moduli.
前記中空管構造の少なくとも一部の内壁の算術平均表面粗さが50μm以下である、又は、前記中空管構造の少なくとも一部の内壁の静摩擦係数が0.1以下である請求項1から5のいずれかに記載のハイドロゲル構造体。From claim 1, the arithmetic mean surface roughness of at least a part of the inner wall of the hollow tube structure is 50 μm or less, or the coefficient of static friction of at least a part of the inner wall of the hollow tube structure is 0.1 or less. 5. The hydrogel structure according to any one of 5. 請求項1から6のいずれかに記載のハイドロゲル構造体からなることを特徴とする血管モデル。A blood vessel model comprising the hydrogel structure according to any one of claims 1 to 6. 請求項1から6のいずれかに記載のハイドロゲル構造体からなり、その外形が臓器形状を模した形状であることを特徴とする臓器モデル。An organ model comprising the hydrogel structure according to any one of claims 1 to 6, wherein the outer shape thereof imitates the shape of an organ. 請求項7に記載の血管モデル、及び請求項8に記載の臓器モデルの少なくともいずれかと、At least one of the blood vessel model according to claim 7 and the organ model according to claim 8.
カテーテル及び内視鏡の少なくともいずれかと、を有することを特徴とする手技練習具。A procedure training tool characterized by having at least one of a catheter and an endoscope.
中空管構造を有するハイドロゲル構造体の製造方法であって、A method for producing a hydrogel structure having a hollow tube structure.
芯部形成材料を用いて柱状芯部を形成すると共に、前記柱状芯部を、ハイドロゲル形成材料を用いて被覆して管状部を形成する工程を含み、A step of forming a columnar core portion using a core portion forming material and coating the columnar core portion with a hydrogel forming material to form a tubular portion is included.
前記芯部形成材料が、活性エネルギー線硬化型組成物であり、前記活性エネルギー線硬化型組成物の硬化物が熱により液状化する材料であることを特徴とするハイドロゲル構造体の製造方法。A method for producing a hydrogel structure, wherein the core forming material is an active energy ray-curable composition, and the cured product of the active energy ray-curable composition is a material that is liquefied by heat.
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